关于线程通信问题（面试题）

关于volitale,notify,wait面试问题：

 

1、问题：两个线程操作一个对象时，使得其中的一个线程不要一直死循环等待另外一个线程

      解决思路：上述情况如果不添加volatile关键字就会是一个线程一直循环等待

  

（1）代码示例：

package net.oschina.tkj.mulitcoding.notifykey;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * notify,wait wait:使得线程处于等待状态，并且释放线程的锁 notify:唤醒一个线程，但是不释放锁，因此可能会产生线程信息不同步的问题
 * notify与wait都是改变线程状态的方法，因此要放到synchronizd中
 * 
 * 1.如下问题：两个线程操作一个对象时，使得其中的一个线程不要一直死循环等待另外一个线程
 * 
 * 上述情况如果不添加volatile关键字就会是一个线程一直循环等待
 * 
 * 
 * @author Freedom
 * 
 */
public class NotifyWaitV1 {

	private static volatile List list = new ArrayList<>();

	public void add() {
		list.add("freedom");
	}

	public int size() {
		return list.size();
	}

	// 开启两个线程
	public static void main(String[] args) {

		final NotifyWaitV1 v1 = new NotifyWaitV1();

		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {

				try {
					for (int i = 0; i < 10; i++) {
						v1.add();
						System.out.println("当前线程："
								+ Thread.currentThread().getName() + "添加了一个元素！");

						Thread.sleep(100);
					}
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}, "t1");

		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {

				while (true) {
					if (v1.size() == 5) {
						System.out.println("当前线程："
								+ Thread.currentThread().getName()
								+ " list.size==5退出循环，任务执行完成！");
						throw new RuntimeException();
					}
				}
			}
		}, "t2");

		t2.start();
		try {
			Thread.sleep(1000);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}

		t1.start();

	}

} 

（2）结果展示：

①不添加“volatile”关键字

 

②添加volatile关键字

 

 

2、用volatile解决了，一个线程空等待的问题 但是，while循环浪费性能，有没有一种机制来解决该问题？

      解决思路： 此时，可以使用notify,wait机制 通过执行结果可以得出，notify唤醒一个线程，但是不释放锁，示例中只有当t1线程执行结束之后，才会执行t2线程内容。

 

（1）代码示例

package net.oschina.tkj.mulitcoding.notifykey;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * notify,wait wait:使得线程处于等待状态，并且释放线程的锁 notify:唤醒一个线程，但是不释放锁，因此可能会产生线程信息不同步的问题
 * notify与wait都是改变线程状态的方法，因此要放到synchronizd中
 * 
 * 1.如下问题：两个线程操作一个对象时，使得其中的一个线程不要一直死循环等待另外一个线程
 * 
 * 上述情况如果不添加volatile关键字就会是一个线程一直循环等待
 * 
 * 问题2，用volatile解决了，一个线程空等待的问题 但是，while循环浪费性能，有没有一种机制来解决该问题？
 * 
 * 此时，可以使用notify,wait机制 通过执行结果可以得出，notify唤醒一个线程，但是不释放锁，
 * 示例中只有当t1线程执行结束之后，才会执行t2线程内容
 * 
 * @author Freedom
 * 
 */
public class NotifyWaitV2 {

	private static volatile List list = new ArrayList<>();

	private static final Object lock = new Object();

	public void add() {
		list.add("freedom");
	}

	public int size() {
		return list.size();
	}

	// 开启两个线程
	public static void main(String[] args) {

		final NotifyWaitV2 v1 = new NotifyWaitV2();

		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {

				try {

					synchronized (lock) {

						for (int i = 0; i < 10; i++) {
							v1.add();
							System.out.println("当前线程："
									+ Thread.currentThread().getName()
									+ "添加了一个元素！");

							Thread.sleep(100);
							if (v1.size() == 5) {
								System.out.println("当前线程："
										+ Thread.currentThread().getName()
										+ "  发出了notify通知！");
								lock.notify();
							}
						}

					}
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}, "t1");

		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {

				synchronized (lock) {
					if (v1.size() != 5) {
						try {
							lock.wait();
						} catch (InterruptedException e) {
							// TODO Auto-generated catch block
							e.printStackTrace();
						}

					}
					System.out.println("当前线程："
							+ Thread.currentThread().getName()
							+ " list.size==5退出循环，任务执行完成！");
					throw new RuntimeException();
				}
			}
		}, "t2");

		t2.start();
		try {
			Thread.sleep(3000);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}

		t1.start();

	}
}

 

（2）运行结果：

 

 

3、问题2通过notify，wait机制解决了循环空等对资源浪费的情况，但是如果对于高并发情况下大量数据，当执行到某个业务逻辑节点时，需要唤醒另外一个线程对当前节点数据处理，使用notify通知，并不解决线程间的实时通信问题（notify不释放线程的锁），所以需要考虑另外一种思路。

 

解决方案使用：CountDownLatch类对象

（1）代码示例

package net.oschina.tkj.mulitcoding.notifykey;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * notify,wait wait:使得线程处于等待状态，并且释放线程的锁 notify:唤醒一个线程，但是不释放锁，因此可能会产生线程信息不同步的问题
 * notify与wait都是改变线程状态的方法，因此要放到synchronizd中
 * 
 * ###问题1### 如下问题：两个线程操作一个对象时，使得其中的一个线程不要一直死循环等待另外一个线程
 * 
 * 上述情况如果不添加volatile关键字就会是一个线程一直循环等待
 * 
 * ###问题2### 用volatile解决了，一个线程空等待的问题 但是，while循环浪费性能，有没有一种机制来解决该问题？
 * 此时，可以使用notify,wait机制 通过执行结果可以得出，notify唤醒一个线程，但是不释放锁，
 * 示例中只有当t1线程执行结束之后，才会执行t2线程内容
 * 
 * ###问题3### notify与wait方法可以解决循环空转浪费资源的问题，但是没法解决，线程间消息的实时更新问题 因此，需要使用
 * 
 * @author Freedom
 * 
 */
public class NotifyWaitV3 {

	private static volatile List list = new ArrayList<>();

	// private static final Object lock = new Object();

	private static final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

	public void add() {
		list.add("freedom");
	}

	public int size() {
		return list.size();
	}

	// 开启两个线程
	public static void main(String[] args) {

		final NotifyWaitV3 v1 = new NotifyWaitV3();

		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {

				try {

					// synchronized (lock) {

					for (int i = 0; i < 10; i++) {
						v1.add();
						System.out.println("当前线程："
								+ Thread.currentThread().getName() + "添加了一个元素！");

						Thread.sleep(100);
						if (v1.size() == 5) {
							System.out.println("当前线程："
									+ Thread.currentThread().getName()
									+ "  发出了countDown通知！");
							// lock.notify();
							countDownLatch.countDown();
						}
					}

					// }
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}, "t1");

		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {

				// synchronized (lock) {
				if (v1.size() != 5) {
					try {
						// lock.wait();
						countDownLatch.await();// t2线程等待
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}

				}
				System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName()
						+ " list.size==5退出循环，任务执行完成！");
				throw new RuntimeException();
			}
			// }
		}, "t2");

		t2.start();
		try {
			Thread.sleep(300);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}

		t1.start();

	}
}

 （2）运行结果：

 

 

4、总结

（1）volatile，可以解决多个线程共享数据时的可见性，但是没法保证原子性操作；

（2）wait使得线程处于等待状态，会释放线程的锁；

（3）notify唤醒一个线程，但是会持有线程的锁；

（4）sleep使得线程休眠一段时间，会持有线程的锁；