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多线程与高并发（11）——经典面试题之实现一个容器，提供两个方法，add，size。
2022-08-10 17:13:00 【李王家的翠花】
实现一个容器，提供两个方法，add，size。写两个线程，线程 1 添加 10 个元素到容器中，线程 2 实现监控元素的个数，当个数到 5 个时，线程 2 给出提示并结束。
1、普通方法
public class Test_Container {
List list = new ArrayList<>();
private void add(Object o) {
list.add(o);
}
private Integer size() {
return list.size();
}
public static void main(String[] args) {
Test_Container container = new Test_Container();
new Thread(() -> {
System.out.println("T1 开始");
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
container.add(new Object());
System.out.println("add + " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("T1 结束");
}, "T1").start();
new Thread(() -> {
System.out.println("T2 开始");
while(true){
if(container.size()==5){
break;
}
}
System.out.println("T2 结束");
}, "T2").start();
}
}
赶早不如赶巧，一上来我就运行出了死循环的结果…
这是为什么呢？很简单，因为线程2开始的时候，线程1都执行到7了！
还有一种情况，如下图：
T2结束的时候，T1都执行到6了。
我们加volatile关键字尝试一下。
2、volatile关键字
public class Test_ContainerWithVolatile {
volatile List list = new ArrayList<>();
private void add(Object o) {
list.add(o);
}
private Integer size() {
return list.size();
}
public static void main(String[] args) {
Test_ContainerWithVolatile container = new Test_ContainerWithVolatile();
new Thread(() -> {
System.out.println("T1 开始");
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
container.add(new Object());
System.out.println("add + " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("T1 结束");
}, "T1").start();
new Thread(() -> {
System.out.println("T2 开始");
while(true){
if(container.size()==5){
break;
}
}
System.out.println("T2 结束");
}, "T2").start();
}
}
看上去没有死循环的问题：
但是，是因为我加了sleep的原因，如果不加sleep，还是不行。
所以，volatile关键字是不可以的，为什么不可以呢，volatile关键字禁止指令重排序，保证线程可见性，但是又保证不了原子性，更保证不了线程等待不运行。你想读到size=5的时候，他可能都变成6了。
我们用wait和notify实现尝试一下。
3、wait和notify实现
wait()方法的作用是释放锁，加入到等待队列。调用notify或者notifyAll方法不释放锁，只是让他参与锁的竞争中去。
public class Test_ContainerWithWait {
//及时可见
volatile List list = new ArrayList<>();
private void add(Object o) {
list.add(o);
}
private Integer size() {
return list.size();
}
public static void main(String[] args) {
Test_ContainerWithWait container = new Test_ContainerWithWait();
//用来上锁的对象
Object o = new Object();
new Thread(() -> {
System.out.println("T2 开始");
if (container.size() != 5) {
try {
//wait()方法必须在同步关键字修饰的方法中才能调用。
synchronized (o) {
o.wait();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("T2 结束");
}, "T2").start();
//保证线程2先运行
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
System.out.println("T1 开始");
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
container.add(new Object());
System.out.println("add + " + i);
if (container.size() == 5) {
synchronized (o) {
//notify不释放锁
o.notify();
}
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("T1 结束");
}, "T1").start();
}
}
上面代码，执行结果如下，执行结果正常，但是，这是有问题的：
notify不释放锁，只是让对象去争这把锁，其中真正起作用的还是Thread.sleep(1000);这个，T2先去执行了。如果是以下写法：
new Thread(() -> {
synchronized (o) {
System.out.println("T1 开始");
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
container.add(new Object());
System.out.println("add + " + i);
if (container.size() == 5) {
//notify不释放锁
o.notify();
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("T1 结束");
}
}, "T1").start();
我们把锁加在代码逻辑的最外层，结果如下：
notify不释放锁，T2在5这个时候还是拿不到锁。怎么解决呢？正确写法如下;
public static void main(String[] args) {
Test_ContainerWithWait container = new Test_ContainerWithWait();
//用来上锁的对象
Object o = new Object();
new Thread(() -> {
synchronized (o) {
System.out.println("T2 开始");
if (container.size() != 5) {
try {
//wait()方法必须在同步关键字修饰的方法中才能调用。
o.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("T2 结束");
//唤醒锁让T1继续执行
o.notify();
}
}, "T2").start();
//保证线程2先运行
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
synchronized (o) {
System.out.println("T1 开始");
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
container.add(new Object());
System.out.println("add + " + i);
if (container.size() == 5) {
//notify不释放锁
o.notify();
try {
//通过wait释放锁
o.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("T1 结束");
}
}, "T1").start();
}
两个地方，一个是在T1线程里通过wait释放锁，一个是在T2线程里notify让T1绩效执行。结果如下：
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