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史上最难的一道Java面试题

在java中,多线程的程序最难理解、调试,很多时候执行结果并不像我们想象的那样执行。所以在java多线程特别难,依稀记得大学的时候考c语言二级的时候,里面的题目是什么++和很多其他优先级的符合在一起问最后的输出结果,这类题目就想考一些运行符优先级和结合性问题。

作者:匠心零度来源:程序人生|2018-03-06 15:30

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史上最难的一道Java面试题

无意中了解到如下题目,觉得蛮好。

题目如下

  1. public class TestSync2 implements Runnable {  
  2.    int b = 100;      
  3.  
  4.    synchronized void m1() throws InterruptedException {  
  5.        b = 1000;  
  6.        Thread.sleep(500); //6  
  7.        System.out.println("b=" + b);  
  8.    }  
  9.    synchronized void m2() throws InterruptedException {  
  10.        Thread.sleep(250); //5  
  11.        b = 2000;  
  12.    } 
  13.  
  14.    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
  15.        TestSync2 tt = new TestSync2();  
  16.        Thread t = new Thread(tt);  //1  
  17.        t.start(); //2  
  18.        tt.m2(); //3  
  19.        System.out.println("main thread b=" + tt.b); //4  
  20.    } 
  21.  
  22.    @Override  
  23.    public void run() {  
  24.        try {  
  25.            m1();  
  26.        } catch (InterruptedException e) {  
  27.            e.printStackTrace();  
  28.        }  
  29.    }  
  30.  

该程序的输出结果?

程序输出结果

  1. main thread b=2000  
  2. b=1000 

  1. main thread b=1000 
  2. b=1000 

考察知识点

  • synchronize实例锁。
  • 并发下的内存可见性。

在java中,多线程的程序最难理解、调试,很多时候执行结果并不像我们想象的那样执行。所以在java多线程特别难,依稀记得大学的时候考c语言二级的时候,里面的题目是什么++和很多其他优先级的符合在一起问最后的输出结果,这类题目就想考一些运行符优先级和结合性问题。那个背背就行了,但是java多线程还是需要好好理解才行,靠背是不行的。

下面开始简单分析

该题目涉及到2个线程(主线程main、子线程)、关键词涉及到synchronized、Thread.sleep。

synchronized关键词还是比较复杂的(可能有时候没有理解到位所以上面题目会有点误区),他的作用就是实现线程的同步(实现线程同步有很多方法,它只是一种后续文章会说其他的,需要好好研究大神Doug Lea的一些实现),它的工作就是对需要同步的代码加锁,使得每一次只有一个线程可以进入同步块(其实是一种悲观策略)从而保证线程只记得安全性。

一般关键词synchronized的用法

  • 指定加锁对象:对给定对象加锁,进入同步代码前需要活的给定对象的锁。
  • 直接作用于实例方法:相当于对当前实例加锁,进入同步代码前要获得当前实例的锁。
  • 直接作用于静态方法:相当于对当前类加锁,进入同步代码前要获得当前类的锁。

上面的代码,synchronized用法其实就 属于第二种情况。直接作用于实例方法:相当于对当前实例加锁,进入同步代码前要获得当前实例的锁。

可能存在的误区

1.由于对synchronized理解的不到为,由于很多时候,我们多线程都是操作一个synchronized的方法,当2个线程调用2个不同synchronized的方法的时候,认为是没有关系的,这种想法是存在误区的。直接作用于实例方法:相当于对当前实例加锁,进入同步代码前要获得当前实例的锁。

2.如果一个调用synchronized方法。另外一个调用普通方法是没有关系的,2个是不存在等待关系的。

这些对于后面的分析很有作用。

Thread.sleep

使当前线程(即调用该方法的线程)暂停执行一段时间,让其他线程有机会继续执行,但它并不释放对象锁。也就是说如果有synchronized同步快,其他线程仍然不能访问共享数据。注意该方法要捕捉异常,对于后面的分析很有作用。

分析流程

java 都是从main方法执行的,上面说了有2个线程,但是这里就算修改线程优先级也没用,优先级是在2个程序都还没有执行的时候才有先后,现在这个代码一执行,主线程main已经执行了。对于属性变量 int b =100由于使用了synchronized也不会存在可见性问题(也没有必要在说使用volatile申明),当执行1步骤的时候(Thread t = new Thread(tt); //1)线程是new状态,还没有开始工作。当执行2步骤的时候(t.start(); //2)当调用start方法,这个线程才正真被启动,进入runnable状态,runnable状态表示可以执行,一切准备就绪了,但是并不表示一定在cpu上面执行,有没有真正执行取决服务cpu的调度。在这里当执行3步骤必定是先获得锁(由于start需要调用native方法,并且在用完成之后在一切准备就绪了,但是并不表示一定在cpu上面执行,有没有真正执行取决服务cpu的调度,之后才会调用run方法,执行m1方法)。这里其实2个synchronized方法里面的Thread.sheep其实要不要是无所谓的,估计是就为混淆增加难度。3步骤执行的时候其实很快子线程也准备好了,但是由于synchronized的存在,并且是作用同一对象,所以子线程就只有必须等待了。由于main方法里面执行顺序是顺序执行的,所以必须是步骤3执行完成之后才可以到4步骤,而由于3步骤执行完成,子线程就可以执行m1了。这里就存在一个多线程谁先获取到问题,如果4步骤先获取那么main thread b=2000,如果子线程m1获取到可能就b已经赋值成1000或者还没有来得及赋值4步骤就输出了可能结果就是main thread b=1000或者main thread b=2000,在这里如果把6步骤去掉那么b=执行在前和main thread b=在前就不确定了。但是由于6步骤存在,所以不管怎么都是main thread b=在前面,那么等于1000还是2000看情况,之后b=1000是一定固定的了。

多线程一些建议

  • 线程也很珍贵,所以建议使用线程池,线程池用的很多,后续准备分享下,特别重要,需要做到心中有数。
  • 给线程起名字,当线上cpu高的时候,需要用到高级jstack,如果有名称就方便很多。
  • 多线程特别需要注意线程安全问题,也需要了解jdk那些是线程安全不安全,那样使用的时候不会出现莫名其妙问题。

还有一些技巧后续文章分享在慢慢提,多线程特别重要,也特别难,希望大家也多多花心思在上面。

多线程的一些调试技巧

由于断点,所有线程经过断点的时候,都需要停下,导致这个点不停的断住,很难受,eclispe里面有条件断点,当满足条件的时候就可以停下来,那么这样就方便了。

关于线程dump分析以及后续线程内容会在后面继续分析分享。

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