高并发编程之面试题一

题目：实现一个容器，提供两个方法，add,size。写两个线程，线程1添加10个元素到容器中，线程2实现监控元素的个数，当个数到5个时，线程2给出提示并结束。

程序一，分析下面程序能否实现

List lists = new ArrayList();public void add(Object o) {lists.add(o);}public int size() {return lists.size();}public static void main(String[] args) {MyContainer1 c = new MyContainer1();new Thread(() -> { //线程一for (int i = 0; i < 10; i++) {c.add(new Object());System.out.println("add" + i);try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}, " t1").start();new Thread(() -> { //线程二while (true) {if (c.size() == 5) {break;}}System.out.println("t2线程结束");}, "t2").start();}

运行结果：线程1运行完成，正常打印。线程2一直在运行，未结束。
分析：lists对于线程2不可见，所以不能实时的访问到lists的size。

程序二加volatile关键字

//添加volatile，使t2能够得到通知volatile List lists = new ArrayList();public void add(Object o){lists.add(o);}public int size(){return lists.size();}public static void main(String[] args) {MyContainer2 c = new MyContainer2();new Thread(()->{ //线程一for (int i = 0; i < 10; i++) {c.add(new Object());System.out.println("add " + i);try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}," t1").start();new Thread(()->{ //线程二while (true) {if (c.size() == 5) {break;}}System.out.println("t2线程结束");}, "t2").start();}

运行结果：正常
分析：由于volatile关键字保证了lists对于线程2可见，所以当size发生变化后线程2能获取到lists的size值。
不足：线程2的死循环非常浪费cpu资源。

程序三使用wait和notify实现

    //添加volatile，使t2能够得到通知volatile List lists = new ArrayList();public void add(Object o) {lists.add(o);}public int size() {return lists.size();}public static void main(String[] args) {MyContainer4 c = new MyContainer4();Object lock = new Object();new Thread(() -> { //线程一synchronized (lock) {System.out.println("t2启动");if (c.size() != 5) {try {lock.wait();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("t2结束");lock.notify();}}, " t2").start();new Thread(() -> { //线程二System.out.println("t1启动");synchronized (lock) {for (int i = 0; i < 10; i++) {c.add(new Object());System.out.println("add " + i);if (c.size() == 5) {lock.notify();// 释放锁，让t2得以执行try {lock.wait();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}}, "t1").start();}

这里使用wait和notify做到，wait会释放锁，而notify不会释放锁。需要注意的是运用这种方法，必须要保证t2先执行，也就是首先让t2监听才可以。

程序四使用Latch（门闩）替代wait notify来进行通知

    //添加volatile，使t2能够得到通知volatile List lists = new ArrayList();public void add(Object o) {lists.add(o);}public int size() {return lists.size();}public static void main(String[] args) {MyContainer5 c = new MyContainer5();Object lock = new Object();CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);new Thread(() -> { //线程一System.out.println("t2启动");if (c.size() != 5) {try {latch.await();// 也可以指定等待时间]//latch.await(5000, TimeUnit.MICROSECONDS);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println("t2结束");}}, " t2").start();new Thread(() -> { //线程二System.out.println("t1启动");for (int i = 0; i < 10; i++) {c.add(new Object());System.out.println("add " + i);if (c.size() == 5) {// 打开门阀，让t2得以执行latch.countDown();}try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}, "t1").start();}

使用Latch（门闩）替代wait notify来进行通知好处是通信方式简单，同时也可以指定等待时间使用await和countdown方法替代wait和notify。
CountDownLatch不涉及锁定，当count的值为零时当前线程继续运行。当不涉及同步，只是涉及线程通信的时候，用synchronized + wait/notify就显得太重了。这时应该考虑countdownlatch/cyclicbarrier/semaphore
读下面文章进行深入了解：
Java并发编程：CountDownLatch、CyclicBarrier和 Semaphore