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史上最難的一道 Java 面試題 (分析篇)

來自:匠心零度(微信號:jiangxinlingdu)

鏈接:http://blog.csdn.net/lirenzuo/article/details/78253481

無意中瞭解到如下題目,覺得蠻好。

題目如下:

  1. public class TestSync2 implements Runnable {

  2.    int b = 100;          

  3.    synchronized void m1() throws InterruptedException {

  4.        b = 1000;

  5.        Thread.sleep(500); //6

  6.        System.out.println("b=" + b);

  7.    }

  8.    synchronized void m2() throws InterruptedException {

  9.        Thread.sleep(250); //5

  10.        b = 2000;

  11.    }

  12.    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

  13.        TestSync2 tt = new TestSync2();

  14.        Thread t = new Thread(tt);  //1

  15.        t.start(); //2

  16.        tt.m2(); //3

  17.        System.out.println("main thread b=" + tt.b); //4

  18.    }

  19.    @Override

  20.    public void run() {

  21.        try {

  22.            m1();

  23.        } catch (InterruptedException e) {

  24.            e.printStackTrace();

  25.        }

  26.    }

  27. }

該程式的輸出結果?

程式輸出結果:

  1. main thread b=2000

  2. b=1000

  3. main thread b=1000

  4. b=1000

考察知識點

  • synchronize實體鎖。

  • 併發下的記憶體可見性。

在java中,多執行緒的程式最難理解、除錯,很多時候執行結果並不像我們想象的那樣執行。所以在java多執行緒特別難,依稀記得大學的時候考c語言二級的時候,裡面的題目是什麼++和很多其他優先級的符合在一起問最後的輸出結果,這類題目就想考一些運行符優先級和結合性問題。那個背背就行了,但是java多執行緒還是需要好好理解才行,靠背是不行的。

下麵開始簡單分析

該題目涉及到2個執行緒(主執行緒main、子執行緒)、關鍵詞涉及到synchronized、Thread.sleep。 synchronized關鍵詞還是比較複雜的(可能有時候沒有理解到位所以上面題目會有點誤區),他的作用就是實現執行緒的同步(實現執行緒同步有很多方法,它只是一種後續文章會說其他的,需要好好研究大神Doug Lea的一些實現),它的工作就是對需要同步的代碼加鎖,使得每一次只有一個執行緒可以進入同步塊(其實是一種悲觀策略)從而保證執行緒只記得安全性。

一般關鍵詞synchronized的用法

  • 指定加鎖物件:對給定物件加鎖,進入同步代碼前需要活的給定物件的鎖。

  • 直接作用於實體方法:相當於對當前實體加鎖,進入同步代碼前要獲得當前實體的鎖。

  • 直接作用於靜態方法:相當於對當前類加鎖,進入同步代碼前要獲得當前類的鎖。

上面的代碼,synchronized用法其實就 屬於第二種情況。直接作用於實體方法:相當於對當前實體加鎖,進入同步代碼前要獲得當前實體的鎖。

可能存在的誤區

  • 由於對synchronized理解的不到為,由於很多時候,我們多執行緒都是操作一個synchronized的方法,當2個執行緒呼叫2個不同synchronized的方法的時候,認為是沒有關係的,這種想法是存在誤區的。直接作用於實體方法:相當於對當前實體加鎖,進入同步代碼前要獲得當前實體的鎖。

  • 如果一個呼叫synchronized方法。另外一個呼叫普通方法是沒有關係的,2個是不存在等待關係的。 這些對於後面的分析很有作用。

Thread.sleep

使當前執行緒(即呼叫該方法的執行緒)暫停執行一段時間,讓其他執行緒有機會繼續執行,但它並不釋放物件鎖。也就是說如果有synchronized同步快,其他執行緒仍然不能訪問共享資料。註意該方法要捕捉異常,對於後面的分析很有作用。一些細節可以參考我的系統學習java高併發系列二。

分析流程

java 都是從main方法執行的,上面說了有2個執行緒,但是這裡就算修改執行緒優先級也沒用,優先級是在2個程式都還沒有執行的時候才有先後,現在這個代碼一執行,主執行緒main已經執行了。對於屬性變數 int b =100由於使用了synchronized也不會存在可見性問題(也沒有必要在說使用volatile申明),當執行1步驟的時候(Thread t = new Thread(tt); //1)執行緒是new狀態,還沒有開始工作。當執行2步驟的時候(t.start(); //2)當呼叫start方法,這個執行緒才正真被啟動,進入runnable狀態,runnable狀態表示可以執行,一切準備就緒了,但是並不表示一定在cpu上面執行,有沒有真正執行取決服務cpu的調度。在這裡當執行3步驟必定是先獲得鎖(由於start需要呼叫native方法,並且在用完成之後在一切準備就緒了,但是並不表示一定在cpu上面執行,有沒有真正執行取決服務cpu的調度,之後才會呼叫run方法,執行m1方法)。這裡其實2個synchronized方法裡面的Thread.sheep其實要不要是無所謂的,估計是就為混淆增加難度。3步驟執行的時候其實很快子執行緒也準備好了,但是由於synchronized的存在,並且是作用同一物件,所以子執行緒就只有必須等待了。由於main方法裡面執行順序是順序執行的,所以必須是步驟3執行完成之後才可以到4步驟,而由於3步驟執行完成,子執行緒就可以執行m1了。這裡就存在一個多執行緒誰先獲取到問題,如果4步驟先獲取那麼main thread b=2000,如果子執行緒m1獲取到可能就b已經賦值成1000或者還沒有來得及賦值4步驟就輸出了可能結果就是main thread b=1000或者main thread b=2000,在這裡如果把6步驟去掉那麼b=執行在前和main thread b=在前就不確定了。但是由於6步驟存在,所以不管怎麼都是main thread b=在前面,那麼等於1000還是2000看情況,之後b=1000是一定固定的了。

多執行緒一些建議

執行緒也很珍貴,所以建議使用執行緒池,執行緒池用的很多,後續準備分享下,特別重要,需要做到心中有數。給執行緒起名字,當線上cpu高的時候,需要用到高級jstack,如果有名稱就方便很多。多執行緒特別需要註意執行緒安全問題,也需要瞭解jdk那些是執行緒安全不安全,那樣使用的時候不會出現莫名其妙問題。還有一些技巧後續文章分享在慢慢提,多執行緒特別重要,也特別難,希望大家也多多花心思在上面。

多執行緒的一些除錯技巧

由於斷點,所有執行緒經過斷點的時候,都需要停下,導致這個點不停的斷住,很難受,eclispe裡面有條件斷點,當滿足條件的時候就可以停下來,那麼這樣就方便了。

關於執行緒dump分析以及後續執行緒內容會在後面繼續分析分享。


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