史上最難的一道Java面試題 (分析篇)


轉載請注明原創出處,謝謝!

無意中了解到如下題目,覺得蠻好。

題目如下:

public class TestSync2 implements Runnable {
	int b = 100;          

	synchronized void m1() throws InterruptedException {
		b = 1000;
		Thread.sleep(500); //6
		System.out.println("b=" + b);
	}

	synchronized void m2() throws InterruptedException {
		Thread.sleep(250); //5
		b = 2000;
	}

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		TestSync2 tt = new TestSync2();
		Thread t = new Thread(tt);  //1
		t.start(); //2

		tt.m2(); //3
		System.out.println("main thread b=" + tt.b); //4
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			m1();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

該程序的輸出結果?

程序輸出結果

main thread b=2000
b=1000
或
main thread b=1000
b=1000

考察知識點

  • synchronize實例鎖。
  • 並發下的內存可見性。

在java中,多線程的程序最難理解、調試,很多時候執行結果並不像我們想象的那樣執行。所以在java多線程特別難,依稀記得大學的時候考c語言二級的時候,里面的題目是什么++和很多其他優先級的符號在一起問最后的輸出結果,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多線程還是需要好好理解才行,靠背是不行的。

下面開始簡單分析:

該題目涉及到2個線程(主線程main、子線程)、關鍵詞涉及到synchronized、Thread.sleep。
synchronized關鍵詞還是比較復雜的(可能有時候沒有理解到位所以上面題目會有點誤區),他的作用就是實現線程的同步(實現線程同步有很多方法,它只是一種,后續文章會說其他的,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線程可以進入同步塊(其實是一種悲觀策略)從而保證線程只記得安全性。

一般關鍵詞synchronized的用法
  • 指定加鎖對象:對給定對象加鎖,進入同步代碼前需要活的給定對象的鎖。
  • 直接作用於實例方法:相當於對當前實例加鎖,進入同步代碼前要獲得當前實例的鎖。
  • 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。直接作用於實例方法:相當於對當前實例加鎖,進入同步代碼前要獲得當前實例的鎖。

可能存在的誤區
  1. 由於對synchronized理解的不到位,由於很多時候,我們多線程都是操作一個synchronized的方法,當2個線程調用2個不同synchronized的方法的時候,認為是沒有關系的,這種想法是存在誤區的。直接作用於實例方法:相當於對當前實例加鎖,進入同步代碼前要獲得當前實例的鎖。
  2. 如果一個調用synchronized方法。另外一個調用普通方法是沒有關系的,2個是不存在等待關系的。

這些對於后面的分析很有作用。

Thread.sleep

使當前線程(即調用該方法的線程)暫停執行一段時間,讓其他線程有機會繼續執行,但它並不釋放對象鎖。也就是說如果有synchronized同步快,其他線程仍然不能訪問共享數據。注意該方法要捕捉異常,對於后面的分析很有作用。一些細節可以參考我的系統學習java高並發系列二

分析流程

java 都是從main方法執行的,上面說了有2個線程,但是這里就算修改線程優先級也沒用,優先級是在2個程序都還沒有執行的時候才有先后,現在這個代碼一執行,主線程main已經執行了。對於屬性變量 int b =100由於使用了synchronized也不會存在可見性問題(也沒有必要再使用volatile申明),當執行1步驟的時候(Thread t = new Thread(tt); //1)線程是new狀態,還沒有開始工作。當執行2步驟的時候(t.start(); //2)當調用start方法,這個線程才正真被啟動,進入runnable狀態,runnable狀態表示可以執行,一切准備就緒了,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。在這里當執行3步驟必定是先獲得鎖(由於start需要調用native方法,並且在用完成之后在一切准備就緒了,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,之后才會調用run方法,執行m1方法)。這里其實2個synchronized方法里面的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線程也准備好了,但是由於synchronized的存在,並且是作用同一對象,所以子線程就只有必須等待了。由於main方法里面執行順序是順序執行的,所以必須是步驟3執行完成之后才可以到4步驟,而由於3步驟執行完成,子線程就可以執行m1了。這里就存在一個多線程誰先獲取到的問題,如果4步驟先獲取那么main thread b=2000,如果子線程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,在這里如果把6步驟去掉那么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,所以不管怎么都是main thread b=在前面,那么等於1000還是2000看情況,之后b=1000是一定固定的了。

多線程一些建議

  • 線程也很珍貴,所以建議使用線程池,線程池用的很多,后續准備分享下,特別重要,需要做到心中有數。
  • 給線程起名字,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。
  • 多線程特別需要注意線程安全問題,也需要了解jdk那些是線程安全不安全,那樣使用的時候不會出現莫名其妙問題。

還有一些技巧后續文章分享在慢慢提,多線程特別重要,也特別難,希望大家也多多花心思在上面。

多線程的一些調試技巧

由於斷點,所有線程經過斷點的時候,都需要停下,導致這個點不停的斷住,很難受,eclispe里面有條件斷點,當滿足條件的時候就可以停下來,那么這樣就方便了。

關於線程dump分析以及后續線程內容會在后面繼續分析分享。


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