Dx's Tech Notes

4.场景

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1.多线程打印奇偶数，怎么控制打印的顺序

步骤动作代码关键字
1. 进门拿到锁synchronized(lock)
2. 检查不是我的数？睡觉if (count % 2 != 0) wait()
3. 干活打印并加一System.out.println(count++)
4. 叫人喊醒对方lock.notify()
5. 出门释放锁代码块结束
public class OddEvenPrinter {
    // 1. 共享变量，从 1 开始
    private static int count = 1;
    // 2. 锁对象
    private static final Object lock = new Object();
 
    public static void main(String[] args) {
        
        // 偶数线程
        new Thread(() -> {
            while (count <= 100) {
                synchronized (lock) {
                    // 如果是奇数，我就等 (偶数线程不干活)
                    if (count % 2 != 0) {
                        try {
                            lock.wait(); // 释放锁，陷入等待
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    } else {
                        // 是偶数，打印 -> 计数 -> 唤醒对方
                        System.out.println("偶数线程: " + count++);
                        lock.notify(); // 唤醒正在 wait 的奇数线程
                    }
                }
            }
        }).start();
 
        // 奇数线程
        new Thread(() -> {
            while (count <= 100) {
                synchronized (lock) {
                    // 如果是偶数，我就等 (奇数线程不干活)
                    if (count % 2 == 0) {
                        try {
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    } else {
                        // 是奇数，打印 -> 计数 -> 唤醒对方
                        System.out.println("奇数线程: " + count++);
                        lock.notify();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

2.单例模型既然已经用了synchronized，为什么还要在加volatile？

Spring 20.voliatle关键字有什么作用？ [[12.设计模式#1-单例模式如何用-volatile-和-synchronized-实现双重校验锁|1. 单例模式：如何用 volatile 和 synchronized 实现？(双重校验锁)]]

单例模式的双重检查锁（DCL）中，既然已经加了 synchronized，为什么变量 instance 还需要加 volatile？

候选人： “加 volatile 主要是为了防止 ‘指令重排序’ 导致的 ‘半成品对象’ 问题。

1. new 一个对象并不是原子操作 在 Java 中，执行 instance = new Singleton(); 这行代码，底层其实分成了 3 个步骤：

  1. 分配内存： 给对象分配一块内存空间。

  2. 初始化对象： 调用构造函数，初始化成员变量。

  3. 指向引用： 将 instance 变量指向刚才分配的内存地址（此时 instance != null）。

2. 问题的根源：指令重排序 JVM 为了优化性能，可能会把上面的步骤 2 和 3 调换顺序（变成 1 → 3 → 2）。

  • 也就是先 ‘指向引用’（此时对象还没初始化好，但已经不为 null 了），然后再 ‘初始化’。

  • 在单线程下，这没问题。但在多线程下，问题就来了。

3. 事故现场（如果不加 volatile）

  • 线程 A 抢到了锁，开始执行 new 操作。发生了重排序：执行了步骤 1 和 3，还没执行步骤 2（对象是空的，但引用有了）。

  • 此时 线程 B 进来了，在第一层检查 if (instance == null) 时，发现 instance 居然 不为 null（因为线程 A 已经执行了步骤 3）。

  • 结果： 线程 B 以为对象好了，直接拿走 instance 去使用。但实际上这个对象还没初始化（步骤 2 还没跑），导致线程 B 程序报错或数据异常。

4. 结论 加上 volatile 后，会通过 内存屏障 禁止这行代码发生指令重排序，保证必须按照 1 → 2 → 3 的顺序执行。只有当对象完全初始化完成后，instance 才会变成非 null。”

代码详解

为了让面试官看得更清楚，可以写出这段经典的 DCL 代码，并指出出问题的点：

public class Singleton {
    // 关键点：必须加 volatile
    private static volatile Singleton instance;
 
    private Singleton() {}
 
    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次检查：不加锁，为了性能
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // 第二次检查：加锁，为了安全
                if (instance == null) {
                    // 问题就出在这里！
                    // 如果没有 volatile，这里可能发生 1->3->2 的重排序
                    instance = new Singleton(); 
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

3.3个线程并发执行，1个线程等待这三个线程全部执行完在执行，怎么实现？

6.CountDownLatch 是做什么的讲一讲？

CountDownLatch（最经典、最推荐）

CountDownLatch（倒计时锁）是 JUC 包下专门用于解决“一个线程等待其他 N 个线程”场景的工具。

核心原理：

  1. 创建一个初始值为 3 的 CountDownLatch。

  2. 等待线程 调用 latch.await()，进入阻塞状态。

  3. 3 个工作线程 任务结束时，分别调用 latch.countDown()，计数器减 1。

  4. 当计数器减为 0 时，await() 阻塞解除，等待线程继续执行。

代码实现：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
 
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 1. 创建倒计时锁，设置计数为 3
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
 
        // 2. 创建并启动 3 个线程
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在运行...");
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行完毕");
                    // 3. 核心：每跑完一个，计数器减 1
                    latch.countDown();
                }
            }, "子线程-" + i).start();
        }
 
        System.out.println("主线程正在等待...");
        // 4. 核心：主线程阻塞，直到计数器变为 0
        latch.await();
        System.out.println("三个线程全部执行完毕，主线程开始执行后续逻辑！");
    }
}

4.假设两个线程并发读写同一个整型变量，初始值为零，每个线程加 50 次，结果可能是什么？

22.volatile可以保证线程安全吗？中提到 i++这种操作不属于原子操作，属于复合操作，需要锁来实现线程安全

“结果的范围是 [2, 100]。

1. 为什么最大值是 100？ 这是最理想的情况。

  • 线程 A 和线程 B 串行执行（或者运气好，没有任何指令交错）。

  • 线程 A 加了 50 次，i 变成 50。

  • 线程 B 接着读到 50，又加了 50 次，i 变成 100。

2. 为什么会小于 100？（原子性问题） 这是因为 Java 中的 i++ 操作不是原子的。它在底层对应三条 CPU 指令：

  1. LOAD： 把 i 从内存读到 CPU 寄存器。

  2. INC： 在寄存器中执行 +1 操作。

  3. STORE： 把结果写回内存。

  • 丢失更新： 如果线程 A 读到了 0，还没来得及写回，线程 B 也读到了 0。两个线程都算出了 1，都写回 1。虽然执行了两次加法，但实际上 i 只增加了 1。

3. 为什么最小值是 2？（极端覆盖） 这是最极端的并发交错情况：

  • 第一阶段： 线程 A 读取了 0，然后卡住了（未写入）。此时线程 B 疯狂运行，执行了 49 次，把 i 加到了 49。

  • 第二阶段： 线程 B 在执行第 50 次时，读取了 49，然后卡住了（未写入）。

  • 第三阶段： 线程 A 醒了，手里还捏着刚才读到的 0，它计算 0+1=1，把 1 写入内存（线程 B 之前的 49 次全白干了）。

  • 第四阶段： 线程 A 继续执行剩下的 49 次，在 1 的基础上加到了 50。

  • 第五阶段： 线程 B 醒了，手里捏着刚才读到的 49，它计算 49+1=50，把 50 写入内存（线程 A 刚才的 49 次也白干了）。

  • 第六阶段： 此时两个线程都只剩最后一次操作。

    • 线程 A 读取 50，写入 51？不，为了得到最小值 2，我们需要更极端的交错。

    • 修正后的最小值路径：

      1. 线程 A 读取 0。

      2. 线程 B 跑完 49 次，写入 49。

      3. 线程 A 写入 1（覆盖了 49）。

      4. 线程 B 读取 1（这是它的第 50 次操作），它算出了 2。

      5. 线程 A 跑完剩下的 49 次，写入 50。

      6. 线程 B 写入 2（覆盖了 50）。

    • 最终结果是 2。”

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