每日六道java新手入门面试题,通往自由的道路–多线程

每日六道java新手入门面试题,通往自由的道路--多线程攻略

简介

本文介绍了如何解决“每日六道java新手入门面试题,通往自由的道路--多线程” 中的六道题目,帮助初学者掌握多线程的概念和使用方法。

题目简介

本题目分为六道题目,主要涉及以下内容:

  1. 线程的创建和启动
  2. 共享变量的问题
  3. 线程安全的问题
  4. 线程池的概念和使用方法

解题思路

1. 计数器

题目描述:使用两个线程交替打印0-100的数字。

解题思路:可以使用synchronized关键字实现线程同步,利用wait()和notify()方法阻塞和唤醒线程。具体实现可以参考下面的代码示例:

class Counter {
    private static final int MAX_VALUE = 100;
    private int count = 0;

    public synchronized void printNumber() throws InterruptedException {
        while (count < MAX_VALUE) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + count++);
            notify();
            wait();
        }
        notify();
    }
}

public class CounterTest {
    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();
        Runnable r = () -> {
            try {
                counter.printNumber();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        };
        Thread t1 = new Thread(r, "Thread-1");
        Thread t2 = new Thread(r, "Thread-2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

2. 单例模式

题目描述:使用单例模式实现一个线程安全的类。

解题思路:可以使用双重检查锁定(Double-Checked Locking)实现单例模式。具体实现可以参考下面的代码示例:

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

3. 死锁

题目描述:编写一个产生死锁的程序。

解题思路:可以使用两个线程相互等待对方释放锁的方式产生死锁。具体实现可以参考下面的代码示例:

public class Deadlock {
    private static final Object LOCK1 = new Object();
    private static final Object LOCK2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Runnable r1 = () -> {
            synchronized (LOCK1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " holding LOCK1");
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (LOCK2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " holding LOCK2");
                }
            }
        };
        Runnable r2 = () -> {
            synchronized (LOCK2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " holding LOCK2");
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (LOCK1) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " holding LOCK1");
                }
            }
        };
        Thread t1 = new Thread(r1, "Thread-1");
        Thread t2 = new Thread(r2, "Thread-2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

4. 等待通知机制

题目描述:编写程序实现生产者-消费者模型。

解题思路:可以使用等待通知机制实现生产者-消费者模型。具体实现可以参考下面的代码示例:

class Product {
    private int id;
    public Product(int id) {
        this.id = id;
    }
    public int getId() {
        return id;
    }
}

class Producer {
    private Queue<Product> queue;
    private int maxSize;

    public Producer(Queue<Product> queue, int maxSize) {
        this.queue = queue;
        this.maxSize = maxSize;
    }

    public void produce() throws InterruptedException {
        synchronized (queue) {
            while (queue.size() == maxSize) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " queue is full");
                queue.wait();
            }
            Product product = new Product(queue.size() + 1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " produced product " + product.getId());
            queue.add(product);
            queue.notifyAll();
        }
    }
}

class Consumer {
    private Queue<Product> queue;

    public Consumer(Queue<Product> queue) {
        this.queue = queue;
    }

    public void consume() throws InterruptedException {
        synchronized (queue) {
            while (queue.isEmpty()) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " queue is empty");
                queue.wait();
            }
            Product product = queue.poll();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " consumed product " + product.getId());
            queue.notifyAll();
        }
    }
}

public class ProducerConsumerTest {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Product> queue = new LinkedList<>();
        Producer producer = new Producer(queue, 5);
        Consumer consumer = new Consumer(queue);
        Runnable r1 = () -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    producer.produce();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        Runnable r2 = () -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    consumer.consume();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        Thread t1 = new Thread(r1, "Producer");
        Thread t2 = new Thread(r2, "Consumer");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

5. 线程池

题目描述:编写代码使用线程池实现并行计算。

解题思路:可以使用ExecutorService实现线程池。具体实现可以参考下面的代码示例:

public class ParallelCalculator {
    private static final int NUM_THREADS = 4;

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(NUM_THREADS);
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
        int sum = 0;
        List<Future<Integer>> futures = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            final int index = i;
            Future<Integer> future = executorService.submit(() -> {
                return arr[index] * arr[index];
            });
            futures.add(future);
        }
        for (Future<Integer> future : futures) {
            try {
                int result = future.get();
                sum += result;
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        executorService.shutdown();
        System.out.println("Result: " + sum);
    }
}

6. CountDownLatch

题目描述:使用CountDownLatch实现一个主线程等待多个子线程执行完成。

解题思路:可以使用CountDownLatch实现主线程等待多个子线程执行完成。具体实现可以参考下面的代码示例:

public class CountDownLatchTest {
    private static final int NUM_THREADS = 4;
    private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(NUM_THREADS);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(NUM_THREADS);
        for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        System.out.println("All threads finished");
    }
}

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