一道java面試題分析及思考

匠心零度發表於2017-11-01
Java面試題

轉載請註明原創出處，謝謝！

無意中瞭解到如下面試題目，覺得蠻好，但是沒有分析，所以自己拿來分析了下，以及自己的一些思考理解。

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();
		}
	}

}

複製程式碼

該程式的輸出結果？

程式輸出結果

main thread b=2000
b=1000
或
main thread b=1000
b=1000
複製程式碼

考察知識點

  • synchronize例項鎖。
  • 併發下的記憶體可見性。

在java中，多執行緒的程式最難理解、除錯，很多時候執行結果並不像我們想象的那樣執行。所以在java多執行緒特別難，依稀記得大學的時候考c語言二級的時候，裡面的題目是什麼++和很多其他優先順序的符號在一起問最後的輸出結果，這類題目就想考一些執行符優先順序和結合性問題。那個背背就行了，但是java多執行緒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個執行緒（主執行緒main、子執行緒）、關鍵詞涉及到synchronized、Thread.sleep。 synchronized關鍵詞還是比較複雜的（可能有時候沒有理解到位所以上面題目會有點誤區），他的作用就是實現執行緒的同步（實現執行緒同步有很多方法，它只是一種，後續文章會說其他的，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程式碼加鎖，使得每一次只有一個執行緒可以進入同步塊（其實是一種悲觀策略）從而保證執行緒只記得安全性。

一般關鍵詞synchronized的用法
  • 指定加鎖物件:對給定物件加鎖，進入同步程式碼前需要活的給定物件的鎖。
  • 直接作用於例項方法:相當於對當前例項加鎖，進入同步程式碼前要獲得當前例項的鎖。
  • 直接作用於靜態方法:相當於對當前類加鎖，進入同步程式碼前要獲得當前類的鎖。

上面的程式碼，synchronized用法其實就 屬於第二種情況。直接作用於例項方法:相當於對當前例項加鎖，進入同步程式碼前要獲得當前例項的鎖。

可能存在的誤區
  1. 由於對synchronized理解的不到位，由於很多時候，我們多執行緒都是操作一個synchronized的方法，當2個執行緒呼叫2個不同synchronized的方法的時候，認為是沒有關係的，這種想法是存在誤區的。直接作用於例項方法:相當於對當前例項加鎖，進入同步程式碼前要獲得當前例項的鎖。
  2. 如果一個呼叫synchronized方法。另外一個呼叫普通方法是沒有關係的，2個是不存在等待關係的。

這些對於後面的分析很有作用。

Thread.sleep

使當前執行緒（即呼叫該方法的執行緒）暫停執行一段時間，讓其他執行緒有機會繼續執行，**但它並不釋放物件鎖。也就是說如果有synchronized同步快，其他執行緒仍然不能訪問共享資料。**注意該方法要捕捉異常，對於後面的分析很有作用。一些細節可以參考我的系統學習java高併發系列二。

分析流程

java 都是從main方法執行的，上面說了有2個執行緒，但是這裡就算修改執行緒優先順序也沒用，優先順序是在2個程式都還沒有執行的時候才有先後，現在這個程式碼一執行，主執行緒main已經執行了。對於屬性變數 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）執行緒是new狀態，還沒有開始工作。當執行2步驟的時候（t.start(); //2）當呼叫start方法，這個執行緒才正真被啟動，進入runnable狀態，runnable狀態表示可以執行，一切準備就緒了，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的排程。在這裡當執行3步驟必定是先獲得鎖（由於start需要呼叫native方法，並且在用完成之後在一切準備就緒了，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的排程，之後才會呼叫run方法，執行m1方法）。這裡其實2個synchronized方法裡面的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執行緒也準備好了，但是由於synchronized的存在，並且是作用同一物件，所以子執行緒就只有必須等待了。由於main方法裡面執行順序是順序執行的，所以必須是步驟3執行完成之後才可以到4步驟，而由於3步驟執行完成，子執行緒就可以執行m1了。這裡就存在一個多執行緒誰先獲取到的問題，如果4步驟先獲取那麼main thread b=2000，如果子執行緒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，在這裡如果把6步驟去掉那麼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，所以不管怎麼都是main thread b=在前面，那麼等於1000還是2000看情況，之後b=1000是一定固定的了。

多執行緒一些建議

  • 執行緒也很珍貴，所以建議使用執行緒池，執行緒池用的很多，後續準備分享下，特別重要，需要做到心中有數。
  • 給執行緒起名字，當線上cpu高的時候，需要用到高階jstack，如果有名稱就方便很多。
  • 多執行緒特別需要注意執行緒安全問題，也需要了解jdk哪些是執行緒安全不安全，那樣使用的時候不會出現莫名其妙的問題。

還有一些技巧後續文章分享在慢慢提，多執行緒特別重要，也特別難，希望大家也多多花心思在上面。

多執行緒的一些除錯技巧

由於斷點，所有執行緒經過斷點的時候，都需要停下，導致這個點不停的斷住，很難受，eclispe裡面有條件斷點，當滿足條件的時候就可以停下來，那麼這樣就方便了。

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關於執行緒dump分析以及後續執行緒內容會在後面繼續分析分享。

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