Java面试题冲刺第二十五天–并发编程3

Java面试题冲刺第二十五天--并发编程3主要包含了以下知识点：

1. 并发中的线程调度机制
2. Java中多线程编程的5种状态，如何通过编码实现状态间的转换
3. Java中如何使用wait()、notify()和notifyAll()方法控制线程等待和唤醒
4. Java中如何使用Lock、Condition和ReentrantLock实现线程同步

以下是对这些知识点的详细讲解：

1. 并发中的线程调度机制

在多线程并发运行中，操作系统通过调度算法来分配每个线程使用CPU的时间，让每个线程以合理的方式占用CPU时间。JVM中也提供了线程调度机制，可以让线程按照一定的顺序执行。线程的调度机制可以分为两种基本类型：协作式调度和抢占式调度。在抢占式调度中，操作系统可以更好地控制线程的运行，而在协作式调度中，线程可以自由地运行，但是需要协作来确保其他线程公平地运行。

1. Java中多线程编程的5种状态，如何通过编码实现状态间的转换

在Java中，线程有5种状态，分别是新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态和死亡状态。线程的状态转换是由操作系统或JVM自动执行的，但是我们也可以通过编码来实现线程状态之间的转换。具体来说，我们可以使用sleep()方法将线程从运行状态转换为阻塞状态，使用resume()方法将线程从阻塞状态转换为就绪状态，使用yield()方法让正在运行的线程让出CPU资源，从而转换为就绪状态。

1. Java中如何使用wait()、notify()和notifyAll()方法控制线程等待和唤醒

Java中的wait()、notify()和notifyAll()方法是控制线程等待和唤醒的关键方法。wait()方法使得当前线程进入等待状态，直到其他线程调用notify()或notifyAll()方法来唤醒该线程。notify()方法用于唤醒处于等待状态的线程中的一个线程，而notifyAll()方法用于唤醒所有处于等待状态的线程。这些方法必须在同步代码块中调用，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。

以下是一个wait()和notify()方法的示例：

class MyThread implements Runnable {
    private Object lock;

    public MyThread(Object lock) {
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start wait...");
            try {
                lock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " wake up, continue...");
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object lock = new Object();
        Thread t1 = new Thread(new MyThread(lock), "Thread-A");
        Thread t2 = new Thread(new MyThread(lock), "Thread-B");
        t1.start();
        t2.start();
        Thread.sleep(1000);
        synchronized (lock) {
            lock.notify();
        }
    }
}

在上面的示例中，我们创建了两个线程t1和t2，并且使用同一个锁对象lock来控制两个线程的等待和唤醒。t1和t2中的run()方法中都使用了lock.wait()方法来让线程等待，而在main方法中，我们使用lock.notify()方法来唤醒一个等待线程。

1. Java中如何使用Lock、Condition和ReentrantLock实现线程同步

Java中的Lock、Condition和ReentrantLock是常用的实现线程同步的工具。ReentrantLock是一种可重入的独占锁，有完全与synchronized相同的语义和锁功能。Lock接口定义了lock()和unlock()方法，用于线程的加锁和解锁，Condition则是创建在Lock上的条件对象，可以用于控制线程的等待和唤醒。在使用ReentrantLock和Condition的时候，我们需要使用lock()方法获得锁，使用unlock()方法释放锁，并且使用Condition对象的await()方法和signal()方法来进行线程等待和唤醒操作。

以下是一个ReentrantLock和Condition的示例：

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class MyThread implements Runnable {
    private Lock lock;
    private Condition condition;

    public MyThread(Lock lock, Condition condition) {
        this.lock = lock;
        this.condition = condition;
    }

    @Override
    public void run() {
        lock.lock();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start wait...");
        try {
            condition.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " wake up, continue...");
        lock.unlock();
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
        Thread t1 = new Thread(new MyThread(lock, condition), "Thread-A");
        Thread t2 = new Thread(new MyThread(lock, condition), "Thread-B");
        t1.start();
        t2.start();
        Thread.sleep(1000);
        lock.lock();
        condition.signalAll();
        lock.unlock();
    }
}

在上面的示例中，我们使用ReentrantLock和Condition来实现线程的同步。MyThread线程中的run()方法使用condition.await()方法进入等待状态，而main方法使用condition.signalAll()方法唤醒所有等待的线程，从而实现线程同步。