Java中的线程--多线程面试题

　　到这里，基本上线程的并发中的知识点都是学到了，到了最后，还有三道面试题，从面试题中学习更加的加深一下，多线程中的知识点，如何在实际的问题中来解决多线程的问题，可以更好的从实际出发

一、面试题1

面试题题目：

　　现有的程序代码模拟产生了16个日志对象，并且需要运行16秒才能打印完这些日志，请在程序中增加4个线程去调用parseLog()方法来分头打印这16个日志对象，程序只需要运行4秒即可打印完这些日志对象。原始代码如下：

    package read;
    
    public class Test {
        
        public static void main(String[] args){
            
            System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
            /*模拟处理16行日志，下面的代码产生了16个日志对象，当前代码需要运行16秒才能打印完这些日志。
            修改程序代码，开四个线程让这16个对象在4秒钟打完。
            */
            for(int i=0;i<16;i++){  //这行代码不能改动
                final String log = ""+(i+1);//这行代码不能改动
                {
                         Test.parseLog(log);
                }
            }
        }
        
        //parseLog方法内部的代码不能改动
        public static void parseLog(String log){
            System.out.println(log+":"+(System.currentTimeMillis()/1000));
            
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }        
        }
        
    }

看看这个问题是如何解决的？解题思路以及解题方法是什么？这里主要是应用了线程中的队列，将数据存存放到队列中，具体的方法如下：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(1);

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    while (true) {
                        try {
                            // 从队列中取出数据
                            String log = queue.take();
                            Test.parseLog(log);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }).start();
        }

        System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
        /*
         * 模拟处理16行日志，下面的代码产生了16个日志对象，当前代码需要运行16秒才能打印完这些日志。 修改程序代码，开四个线程让这16个对象在4秒钟打完。
         */
        for (int i = 0; i < 16; i++) { // 这行代码不能改动
            final String log = "" + (i + 1);// 这行代码不能改动
            {
                // Test.parseLog(log);
                try {
                    // 将数据存放到队列中
                    queue.put(log);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    // parseLog方法内部的代码不能改动
    public static void parseLog(String log) {
        System.out.println(log + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000));

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

二、面试题2

面试题题目：

现成程序中的Test类中的代码在不断地产生数据，然后交给TestDo.doSome()方法去处理，就好像生产者在不断地产生数据，消费者在不断消费数据。请将程序改造成有10个线程来消费生成者产生的数据，这些消费者都调用TestDo.doSome()方法去进行处理，故每个消费者都需要一秒才能处理完，程序应保证这些消费者线程依次有序地消费数据，只有上一个消费者消费完后，下一个消费者才能消费数据，下一个消费者是谁都可以，但要保证这些消费者线程拿到的数据是有顺序的。原代码如下：

    package queue;
    
    public class Test {
    
        public static void main(String[] args) {
            
            System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
            for(int i=0;i<10;i++){  //这行不能改动
                String input = i+"";  //这行不能改动
                String output = TestDo.doSome(input);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ":" + output);
            }
        }
    }
    
    //不能改动此TestDo类
    class TestDo {
        public static String doSome(String input){
            
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            String output = input + ":"+ (System.currentTimeMillis() / 1000);
            return output;
        }
    }

解决方案如下：思路就是还是利用队列，并且加上了信号灯类Semaphore，解决的代码如下：

import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // 使用队列来存取数据
        SynchronousQueue<String> queue = new SynchronousQueue<String>();
        // 控制线程的读取数据
        Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    String input;
                    try {
                        // 拿到信号灯
                        semaphore.acquire();
                        // 从队列中取数据
                        input = queue.take();
                        String output = TestDo.doSome(input);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + output);
                        // 释放信号灯
                        semaphore.release();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }

        System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
        for (int i = 0; i < 10; i++) { // 这行不能改动
            String input = i + ""; // 这行不能改动
            try {
                // 将数据存放到队列中
                queue.put(input);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

// 不能改动此TestDo类
class TestDo {
    public static String doSome(String input) {

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        String output = input + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000);
        return output;
    }
}

三、面试题3

面试题目：

现有程序同时启动了4个线程去调用TestDo.doSome(key, value)方法，由于TestDo.doSome(key, value)方法内的代码是先暂停1秒，然后再输出以秒为单位的当前时间值，所以，会打印出4个相同的时间值，如下所示：
4:4:1258199615
1:1:1258199615
3:3:1258199615
1:2:1258199615
请修改代码，如果有几个线程调用TestDo.doSome(key, value)方法时，传递进去的key相等（equals比较为true），则这几个线程应互斥排队输出结果，即当有两个线程的key都是"1"时，它们中的一个要比另外其他线程晚1秒输出结果，如下所示：
4:4:1258199615
1:1:1258199615
3:3:1258199615
1:2:1258199616
总之，当每个线程中指定的key相等时，这些相等key的线程应每隔一秒依次输出时间值（要用互斥），如果key不同，则并行执行（相互之间不互斥）。原始代码如下：

    package syn;

    //不能改动此Test类    
    public class Test extends Thread{
        
        private TestDo testDo;
        private String key;
        private String value;
        
        public Test(String key,String key2,String value){
            this.testDo = TestDo.getInstance();
            /*常量"1"和"1"是同一个对象，下面这行代码就是要用"1"+""的方式产生新的对象，
            以实现内容没有改变，仍然相等（都还为"1"），但对象却不再是同一个的效果*/
            this.key = key+key2; 
            this.value = value;
        }


        public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
            Test a = new Test("1","","1");
            Test b = new Test("1","","2");
            Test c = new Test("3","","3");
            Test d = new Test("4","","4");
            System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
            a.start();
            b.start();
            c.start();
            d.start();

        }
        
        public void run(){
            testDo.doSome(key, value);
        }
    }

    class TestDo {

        private TestDo() {}
        private static TestDo _instance = new TestDo();    
        public static TestDo getInstance() {
            return _instance;
        }

        public void doSome(Object key, String value) {
    
            // 以大括号内的是需要局部同步的代码，不能改动!
            {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(key+":"+value + ":"
                            + (System.currentTimeMillis() / 1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

解决方案，具体的思路是利用synchronized中参数为同一个对象之间的互斥来实现：

import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

//不能改动此Test类    
public class Test extends Thread {

    private TestDo testDo;
    private String key;
    private String value;

    public Test(String key, String key2, String value) {
        this.testDo = TestDo.getInstance();
        /*
         * 常量"1"和"1"是同一个对象，下面这行代码就是要用"1"+""的方式产生新的对象，
         * 以实现内容没有改变，仍然相等（都还为"1"），但对象却不再是同一个的效果
         */
        this.key = key + key2;

        /*
         * String a = "1" + ""; 
         * String b = "1" + ""; 
         * 这个 a和b是同一个对象的 编译器会对这个进行优化 最终是 
         * a ="1"; b = "1"; 这个最终是字符串常量 是同一个对象 作为 this.key = key + key2;
         * 因为key和key2是变量，所以这里this.key 是不同的对象
         */

        this.value = value;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Test a = new Test("1", "", "1");
        Test b = new Test("1", "", "2");
        Test c = new Test("3", "", "3");
        Test d = new Test("4", "", "4");
        System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
        a.start();
        b.start();
        c.start();
        d.start();

    }

    public void run() {
        testDo.doSome(key, value);
    }
}

class TestDo {

    private TestDo() {
    }

    private static TestDo _instance = new TestDo();

    public static TestDo getInstance() {
        return _instance;
    }

    // private List keys = new ArrayList();
    private CopyOnWriteArrayList keys = new CopyOnWriteArrayList();

    public void doSome(Object key, String value) {

        Object o = key;
        if (!keys.contains(o)) {
            keys.add(o);
        } else {
            for (Iterator iter = keys.iterator(); iter.hasNext();) {
                Object oo = iter.next();
                if (oo.equals(o)) {
                    o = oo;
                }
            }
        }

        // 以大括号内的是需要局部同步的代码，不能改动!
        synchronized (o) // synchronized中所用的对象，必须保证是同一个对象，才能保证线程之间的互斥，
                         // 所以上面的代码处理来保证题目条件中的key相同的条件下，达到线程之间的互斥
        {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(key + ":" + value + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}