Java多线程与并发库高级应用-面试题

第一题：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();
}
}

}

使用阻塞队列可以解决此问题

public class Test {

public static void main(String[] args){

//使用阻塞队列可以解决此问题，() 中的参数可以为 1
final BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue<>(16);

for(int i = 0;i<4;i++){
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
while(true){
try {
String log = (String)queue.take();
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
{
try {
queue.put(log);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//                         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();
}
}

}

第二题：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。原始代码如下：

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;
}
}

使用 SychronousQueue（同步队列）来解决问题

public class Test {

public static void main(String[] args) {
//同步队列，检测到有线程等待取数据时，才会往queue中放入数据
final SynchronousQueue queue = new SynchronousQueue();
//这里使用个数为1信号灯，保证一次只有一个线程取数据，目的是为了同步，也可以使用Lock
final Semaphore semaphore = new Semaphore(1);

for(int i = 0;i<10;i++){
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
try {
semaphore.acquire();
String input = (String)queue.take();
String output = TestDo.doSome(input);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ":" + output);
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 {
queue.put(input);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
                    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;
}
}

第三题：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();
}
}
}

}

主要是线程的互斥

//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
*/
/*
* a = "1"+""; b = "1"+""; a, b是同一个对象编译器会自动优化常量，但是key1+key2编译器无法自动进行优化
* 所以this.key不是同一个对象
*/
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;
}

// 因为对集合记性迭代的时候不能修改集合，所以这里使用 CopyOnWriteArrayList
private CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList();

public void doSome(Object key, String value) {
  Object o = key;
if (!list.contains(o)) {
list.add(o);
} else {
for (Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();) {
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (iter.next().equals(key)) {
o = iter.next();
}
}
}

synchronized (o)
// 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();
}
}
}

}