一道多線程面試題引起的自我救贖

BaronZhang 發(fā)布于2019-08-14 14:32 / 397人閱讀

摘要：重溫一個面試題內(nèi)容數(shù)組內(nèi)容為數(shù)組內(nèi)容為個英文字母，使用兩個線程分別輸入兩個數(shù)組，打印內(nèi)容為這樣的規(guī)律提取一下核心內(nèi)容，去除次要內(nèi)容兩個線程需要交替執(zhí)行，打印數(shù)字的線程需要先執(zhí)行，數(shù)組打印完畢后線程需要結(jié)束。

一道多線程面試題引起的自我救贖

近日去一個知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)參加面試，之前準(zhǔn)備多多信心滿滿，但是面試一開始就是一道不起眼的編程題

數(shù)組A內(nèi)容為  1,2,3,4...52 ,數(shù)組B內(nèi)容為26個英文字母，使用兩個線程分別輸入兩個數(shù)組，
打印內(nèi)容為：12a34b56c78e.......   這樣的規(guī)律

當(dāng)時看了一下覺得so easy，第一思路就是使用wait()/notify() 通過判斷已打印的數(shù)量讓兩個線程交替等待。
但是裝逼情緒一下來了，突然想起了沒怎么使用的CyclicBarrier ，直觀認(rèn)為這種線程閂也能等待，還能計數(shù)
估計也能解決這個問題，于是開始設(shè)計算法，思考了很久，在紙上也推演邏輯，可怎么也想不出來，突然有種
直覺我肯定沒理解透CyclicBarrier的原理，當(dāng)時時間已經(jīng)很緊張了，這道題就這樣被我的裝逼情緒給毀了，
情緒已經(jīng)受到了影響，之后的面試可想而知。

CyclicBarrier 字面意思回環(huán)柵欄，通過它可以實現(xiàn)讓一組線程等待至某個狀態(tài)之后再全部同時執(zhí)行。叫做回環(huán)是因為當(dāng)所有等待線程都被釋放以后，CyclicBarrier可以被重用。我們暫且把這個狀態(tài)就叫做barrier，當(dāng)調(diào)用await()方法之后，線程就處于barrier了。
就像賽馬場上所有騎手都準(zhǔn)備就位后才開始起跑一樣，把這類用于解決上面的面試題完全不合適。:<

回到家里越想越氣，明明幾道題可以回答好卻因為第一道題影響情緒，進(jìn)入了防御思維方式，不能很好的發(fā)揮自己。為了懲罰，我要自己用三種解法解決上面那道面試題。

好吧，進(jìn)入解決的正題。
重溫一個面試題內(nèi)容：

數(shù)組A內(nèi)容為  1,2,3,4...52 ,數(shù)組B內(nèi)容為26個英文字母，使用兩個線程分別輸入兩個數(shù)組，
打印內(nèi)容為：12a34b56c78e.......   這樣的規(guī)律

提取一下核心內(nèi)容，去除次要內(nèi)容
兩個線程需要交替執(zhí)行，打印數(shù)字的線程需要先執(zhí)行，數(shù)組打印完畢后線程需要結(jié)束。

轉(zhuǎn)換成模型，可以理解為數(shù)字線程先執(zhí)行，字母線程先等待，每次打印相當(dāng)于一個子任務(wù)，任務(wù)完畢后
通知另一個線程工作，自己進(jìn)入等待狀態(tài)，如此交替往復(fù)直到子任務(wù)全部完畢，再次通知彼此以防對方卡住。

轉(zhuǎn)換成Java中的組件，可以讓線程停下/啟動的方式有如下幾種： suspend/resume(已廢棄)，wait/notify(需要鎖對象有點浪費) 或者 Lock/Condition, LockSupport(非常好直接等待和恢復(fù)),自旋鎖（對于這個場景也不錯）

下面是具體實現(xiàn)

自旋鎖

Java代碼

package interview;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;

public class PrintNumAndChar1 {

    public static void main(String[] args) {
        AtomicBoolean isNum = new AtomicBoolean(true);
        int[] nums = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
        char[] chars = { "a", "b", "c", "d", "e" };
        new PrintNums(nums, isNum).start();
        new PrintChars(chars, isNum).start();

    }

    public static class PrintNums extends Thread {
        private int[] nums;
        private AtomicBoolean isNum;

        public PrintNums(int[] a1, AtomicBoolean isNum) {
            this.nums = a1;
            this.isNum = isNum;
        }

        public void run() {
            int count = 0;
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
                while (!isNum.get()) {
                    Thread.yield();
                }
                System.out.print(nums[i]);
                count++;
                if (count == 2) {
                    isNum.set(false);
                    count = 0;
                }
            }
            isNum.set(false);
        }
    }

    public static class PrintChars extends Thread {
        private char[] chars;
        private AtomicBoolean isNum;

        public PrintChars(char[] a2, AtomicBoolean isNum) {
            this.chars = a2;
            this.isNum = isNum;
        }

        public void run() {
            int count = 0;
            for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
                while (isNum.get()) {
                    Thread.yield();
                }
                System.out.print(chars[i]);
                count++;
                if (count == 1) {
                    isNum.set(true);
                    count = 0;
                }
            }
            isNum.set(true);
        }
    }
}

LockSupport(直接等待和恢復(fù))

Java代碼

package interview;

import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

public class PrintNumAndChar2 {

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
        char[] chars = { "a", "b", "c", "d", "e" };
        PrintNums t1 = new PrintNums(nums);
        PrintChars t2 = new PrintChars(chars);
        t1.setPrintChars(t2);
        t2.setPrintNums(t1);
        t1.start();
        t2.start();

    }

    public static class PrintNums extends Thread {
        private int[] nums;
        private PrintChars printChars;

        public PrintNums(int[] a1) {
            super();
            this.nums = a1;
        }

        public void setPrintChars(PrintChars printChars) {
            this.printChars = printChars;
        }

        public void run() {
            int count = 0;
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
                if(count==2){
                    count = 0;
                    LockSupport.unpark(printChars);
                    LockSupport.park();
                }
                System.out.print(nums[i]);
                count++;
            }
            LockSupport.unpark(printChars);
        }
    }

    public static class PrintChars extends Thread {
        private char[] chars;
        private PrintNums printNums;

        public PrintChars(char[] chars) {
            super();
            this.chars = chars;
        }

        public void setPrintNums(PrintNums printNums) {
            this.printNums = printNums;
        }

        public void run() {
            LockSupport.park();
            int count = 0;
            for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
                if(count==1){
                    count = 0;
                    LockSupport.unpark(printNums);
                    LockSupport.park();
                }
                System.out.print(chars[i]);
                count++;
            }
            LockSupport.unpark(printNums);
        }
    }
}

wait/notify(需要鎖對象有點浪費) 或者 Lock/Condition ，我認(rèn)為最渣的實現(xiàn)

Java代碼

package interview;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class PrintNumAndChar3 {

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
        char[] chars = { "a", "b", "c", "d", "e" };
        Lock canPrint = new ReentrantLock();
        Condition printNum = canPrint.newCondition();
        Condition printChar = canPrint.newCondition();
        new PrintNums(nums, canPrint, printNum, printChar).start();
        new PrintChars(chars, canPrint, printNum, printChar).start();
    }

    public static class PrintNums extends Thread {
        private int[] nums;
        private Condition printNum;
        private Condition printChar;
        private Lock canPrint;

        public PrintNums(int[] nums, Lock canPrint, Condition printNum, Condition printChar) {
            super();
            this.nums = nums;
            this.printNum = printNum;
            this.printChar = printChar;
            this.canPrint = canPrint;
        }

        public void run() {
            int count = 0;
            try {
                for (int n : nums) {
                    if (count == 2) {
                        canPrint.lock();
                        count = 0;
                        printChar.signal();
                        printNum.await();
                        canPrint.unlock();
                    }
                    System.out.print(n);
                    count++;
                }
                canPrint.lock();
                printChar.signal();
                canPrint.unlock();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static class PrintChars extends Thread {
        private char[] chars;
        private Condition printNum;
        private Condition printChar;
        private Lock canPrint;

        public PrintChars(char[] chars, Lock canPrint, Condition printNum, Condition printChar) {
            super();
            this.chars = chars;
            this.printNum = printNum;
            this.printChar = printChar;
            this.canPrint = canPrint;
        }

        public void run() {
            int count = 0;
            try {
                Thread.sleep(100);
                for (char n : chars) {
                    if (count == 1) {
                        canPrint.lock();
                        count = 0;
                        printNum.signal();
                        printChar.await();
                        canPrint.unlock();
                    }
                    System.out.print(n);
                    count++;
                }
                canPrint.lock();
                printNum.signal();
                canPrint.unlock();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

使用Lock鎖的方式有個問題，我使用了sleep 讓打印字符的線程等待了100毫秒，我沒有找到合適的方式控制兩個同時運行的線程的順序，如果你有什么好方法希望也能分享出來。
記得有個朋友告訴我，要想不斷提高自己就去面試吧，即使你不想換工作，在面試中確實能發(fā)現(xiàn)自己的不足和薄弱的地方。