突擊檢查:Java面試之多線程&并發篇(10)

前言

本來想著給自己放松一下,刷刷博客,突然被幾道面試題難倒!說說CyclicBarrier和CountDownLatch的區別?什么是AQS?了解Semaphore嗎?什么是Callable和Future?什么是阻塞隊列?阻塞隊列的實現原理是什么?如何使用阻塞隊列來實現生產者-消費者模型?似乎有點模糊了,那就大概看一下面試題吧。好記性不如爛鍵盤

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說說CyclicBarrier和CountDownLatch的區別?

兩個看上去有點像的類,都在java.util.concurrent下,都可以用來表示代碼運行到某個點上,二者的區別在于:
(1)CyclicBarrier的某個線程運行到某個點上之后,該線程即停止運行,直到所有的線程都到達了這個點,所有線程才重新運行;CountDownLatch則不是,某線程運行到某個點上之后,只是給某個數值-1而已,該線程繼續運行
(2)CyclicBarrier只能喚起一個任務,CountDownLatch可以喚起多個任務
(3)CyclicBarrier可重用,CountDownLatch不可重用,計數值為0該CountDownLatch就不可再用了

什么是AQS?

簡單說一下AQS,AQS全稱為AbstractQueuedSychronizer,翻譯過來應該是抽象隊列同步器。
如果說java.util.concurrent的基礎是CAS的話,那么AQS就是整個Java并發包的核心了,ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore等等都用到了它。AQS實際上以雙向隊列的形式連接所有的Entry,比方說ReentrantLock,所有等待的線程都被放在一個Entry中并連成雙向隊列,前面一個線程使用ReentrantLock好了,則雙向隊列實際上的第一個Entry開始運行。
AQS定義了對雙向隊列所有的操作,而只開放了tryLock和tryRelease方法給開發者使用,開發者可以根據自己的實現重寫tryLock和tryRelease方法,以實現自己的并發功能。

了解Semaphore嗎?

semaphore就是一個信號量,它的作用是限制某段代碼塊的并發數。Semaphore有一個構造函數,可以傳入一個int型整數n,表示某段代碼最多只有n個線程可以訪問,如果超出了n,那么請等待,等到某個線程執行完畢這段代碼塊,下一個線程再進入。由此可以看出如果Semaphore構造函數中傳入的int型整數n=1,相當于變成了一個synchronized了。

什么是Callable和Future?

Callable接口類似于Runnable,從名字就可以看出來了,但是Runnable不會返回結果,并且無法拋出返回結果的異常,而Callable功能更強大一些,被線程執行后,可以返回值,這個返回值可以被Future拿到,也就是說,Future可以拿到異步執行任務的返回值。可以認為是帶有回調的Runnable。
Future接口表示異步任務,是還沒有完成的任務給出的未來結果。所以說Callable用于產生結果,Future用于獲取結果。

什么是阻塞隊列?阻塞隊列的實現原理是什么?如何使用阻塞隊列來實現生產者-消費者模型?

阻塞隊列(BlockingQueue)是一個支持兩個附加操作的隊列。

這兩個附加的操作是:在隊列為空時,獲取元素的線程會等待隊列變為非空。當隊列滿時,存儲元素的線程會等待隊列可用。

阻塞隊列常用于生產者和消費者的場景,生產者是往隊列里添加元素的線程,消費者是從隊列里拿元素的線程。阻塞隊列就是生產者存放元素的容器,而消費者也只從容器里拿元素。
JDK7提供了7個阻塞隊列。分別是:

  • ArrayBlockingQueue :一個由數組結構組成的有界阻塞隊列。
  • LinkedBlockingQueue :一個由鏈表結構組成的有界阻塞隊列。
  • PriorityBlockingQueue :一個支持優先級排序的無界阻塞隊列。
  • DelayQueue:一個使用優先級隊列實現的無界阻塞隊列。
  • SynchronousQueue:一個不存儲元素的阻塞隊列。
  • LinkedTransferQueue:一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列。
  • LinkedBlockingDeque:一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。

Java 5之前實現同步存取時,可以使用普通的一個集合,然后在使用線程的協作和線程同步可以實現生產者,消費者模式,主要的技術就是用好,wait ,notify,notifyAll,sychronized這些關鍵字。而在java 5之后,可以使用阻塞隊列來實現,此方式大大簡少了代碼量,使得多線程編程更加容易,安全方面也有保障。

BlockingQueue接口是Queue的子接口,它的主要用途并不是作為容器,而是作為線程同步的的工具,因此他具有一個很明顯的特性,當生產者線程試圖向BlockingQueue放入元素時,如果隊列已滿,則線程被阻塞,當消費者線程試圖從中取出一個元素時,如果隊列為空,則該線程會被阻塞,正是因為它所具有這個特性,所以在程序中多個線程交替向BlockingQueue中放入元素,取出元
素,它可以很好的控制線程之間的通信。

阻塞隊列使用最經典的場景就是socket客戶端數據的讀取和解析,讀取數據的線程不斷將數據放入隊列,然后解析線程不斷從隊列取數據解析。

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