面了个 5 年 Java,两个线程进行数据交换都不会,我真是醉了。。


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面试总结

最近栈长面试了一个 5 年经验的 Java 程序员,简历和个人介绍都提到了精通 Java 多线程,于是我就问了几个多线程方面的问题:

1、实现多线程有哪几种方式,如何返回结果?

2、多个线程如何实现顺序访问?

3、两个线程如何进行数据交换?

4、如何统计 5 个线程的运行总耗时?

5、如何将一个任务拆分成多个子任务执行,最后合并结果?

大概问了他这几个问题,答的并不是太好,3、4、5 题都没有真正答上来,其实这几个问题在 JDK 包中都有答案,但他给的是他个人临时思考的方案,而且我个人觉得可能行不通。

工作 5 年了,这几个题都答不好,有点说不过去,我真是醉了。。

其中,1、2、4、5 题我都在公众号Java技术栈分享过相关的教程,也都在Java面试库小程序上整理好了,最近面试的看看,今天就分享一下第 3 题的参考答案。

第 3 题也是通过 JDK 中的 java.util.concurrent.Exchanger 类来实现的,并不需要我们重复造轮子,这个工具类在 JDK 1.5 中就已经引入了,并不是什么 “新特性”。

Exchanger 简介

Exchanger 就是线程之间的数据交换器,只能用于两个线程之间的数据交换。

Exchanger 提供了两个公开方法:

1、只带泛型 V(交换的数据对象)的方法,线程一直阻塞,直到其他任意线程和它交换数据,或者被线程中断;线程中断也是一门学问,栈长在公众号Java技术栈已经分享过,可在公众号搜索阅读;

2、另外一个带时间的方法,如果超过设置时间还没有线程和它交换数据,就会抛出 TimeoutException 异常;

Exchanger 实战

简单数据交换

来一个两个线程正常数据交换的简单示例:

private static void test1() {
Exchanger exchanger = new Exchanger();

new Thread(() -> {
try {
Object data = "-公众号Java技术栈AAA";
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);

// 开始交换数据
data = exchanger.exchange(data);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();

new Thread(() -> {
try {
Object data = "-公众号Java技术栈BBB";
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);

// 开始交换数据
data = exchanger.exchange(data);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}

这段代码的逻辑:

1、创建并启动两个线程;

2、进行数据交换前先打印出自己线程的数据;

3、进行数据交换;

4、打印数据交换之后的数据;

输出结果:

从结果可以看出,线程 0、1 分别先打印出 A、B,数据交换之后,打印出了 B、A,数据交换正常!

超时数据交换

上面演示了两个线程的正常交换,下面再来一个带超时的示例:

private static void test2() {
Exchanger exchanger = new Exchanger();

new Thread(() -> {
try {
Object data = "-公众号Java技术栈AAA";
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);

// 开始交换数据
data = exchanger.exchange(data, 3000L, TimeUnit.MILLISECONDS);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}

现在只启动了一个线程,并且设置了超时时间 3 秒。

输出结果:

首先线程输出了自己的数据,然后 3 秒后,并没有其他线程和它交换数据,所以抛出了超时异常,最后线程结束运行。

本文所有案例源代码已经上传:https://github.com/javastacks/javastack

中断数据交换

线程开始交换数据后,会一直阻塞直到其他任意线程和它交换数据,或者被中断、超时,上面演示了超时,下面这个示例演示一下中断。

private static void test3() {
Exchanger exchanger = new Exchanger();

new Thread(() -> {
try {
Object data = "-公众号Java技术栈AAA";
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);

// 开始交换数据
data = exchanger.exchange(data);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}

结果输出:

默认情况下不带超时设置会一直阻塞运行中……

现在我再加入一段中断的逻辑:

private static void test3() throws InterruptedException {
Exchanger exchanger = new Exchanger();

Thread thread = new Thread(() -> {
try {
Object data = "-公众号Java技术栈AAA";
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);

// 开始交换数据
data = exchanger.exchange(data);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
});

thread.start();

// 线程中断
Thread.sleep(3000L);
thread.interrupt();
}

主线程休眠 3 秒后,中断该线程。

输出结果:

输出结果 3 秒后,线程被中断了,抛出了中断异常,线程也停止阻塞,最后线程结束运行。

两两数据交换

另外需要知道是,Exchanger 只能用于两个线程之间的数据交换,一个线程开启数据交换之后,会阻塞直到其他任意线程同样开启数据交换达到交换点。

最后来个示例,开启 10 个线程,看它们是怎么两两交换的:

private static void test4() {
Exchanger exchanger = new Exchanger();

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
Integer data = i;
new Thread(() -> {
try {
Object exchange = exchanger.exchange(data);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-" + exchange);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "Java技术栈" + i).start();
}
}

输出结果:

可以看到,10 个线程,都两两交换彼此的数据了。

总结

本文介绍了线程之间的数据交换器 Exchanger 类的使用,只能用于多个线程中的两个线程两两交换数据,如果没有对应的线程交换就会一直阻塞,可设置超时,可以中断。

你都掌握了吗?面试如果问到,你需要掌握这个类的用法,当然也有其他的方案,但如果不是必须就没有必要重复造轮子,重复造轮子需要考虑的面更多。

本文所有案例源代码已经上传:

https://github.com/javastacks/javastack

欢迎 Star 学习,后面 Java 示例都会在这上面提供!

好了,今天的分享就到这里了,后面栈长会分享更多好玩的 Java 技术和最新的技术资讯,关注公众号Java技术栈第一时间推送,我也将主流 Java 面试题和参考答案都整理好了,在公众号后台回复关键字 “面试” 进行刷题。

最后,觉得我的文章对你用收获的话,动动小手,给个在看、转发,原创不易,栈长需要你的鼓励。

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