面试必备之并发工具包

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《Java并发工具包：从面试被虐到吊打面试官的奇幻之旅》

面试官（推了推眼镜，镜片闪过一道寒光）："听说你熟悉Java并发？那你知道CountDownLatch和CyclicBarrier的区别吗？"

你（额头冒汗，大脑飞速运转）："呃...一个用一次，一个能循环用？"

面试官（冷笑）："就这？"

别慌！今天我们就用一场"面试情景剧"，带你彻底搞懂Java并发工具包（JUC），让你下次面试时反向让面试官怀疑人生！

第一幕：CountDownLatch —— 五黑等队友的绝望

面试官："假设你正在开发一个王者荣耀组队系统，5人组队成功后才能开始游戏，你怎么实现？"

你（灵光一闪）："用CountDownLatch！就像等队友点'准备'一样！"

public class WangZheTeam {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int playerCount = 5;
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(playerCount);
        
        for (int i = 1; i <= playerCount; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已准备");
                latch.countDown(); // 队友点准备了！
            }, "玩家" + i).start();
        }
        
        latch.await(); // 主线程阻塞等待
        System.out.println("全军出击！");
    }
}

设计思路：

  • 就像游戏里的"准备确认"弹窗，每个玩家点准备就countDown()
  • 当计数器归零（所有人都准备），await()解除阻塞

灵魂拷问：如果有个队友永远不点准备怎么办？（答案：用await(long timeout, TimeUnit unit)设置超时！）

第二幕：CyclicBarrier —— 旅游团的"集合点"模式

面试官（突然变脸）："那如果导游要等所有游客在景点A集合后，再去景点B呢？"

你（邪魅一笑）："这次用CyclicBarrier，还能重复使用！"

public class TouristGuide {
    public static void main(String[] args) {
        int touristNum = 3;
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(touristNum, 
            () -> System.out.println("所有人到齐，出发下一个景点！"));
        
        for (int i = 1; i <= touristNum; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到达集合点");
                    barrier.await(); // 等待其他游客
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "继续游览");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "游客" + i).start();
        }
    }
}

爆笑时刻：
当最后一个游客调用await()时，所有线程同时解除阻塞，就像导游大喊："3号家庭终于上完厕所了，我们走！"

进阶技巧：

  • 可以重置reset()（但会引发BrokenBarrierException）
  • 比较适合MapReduce分阶段处理的场景

第三幕：Semaphore —— KTV的残酷现实

面试官（突然唱起来）："爱情不是你想买~ 想买就能买~ 现在KTV只有2个麦克风，10个人要唱歌怎么办？"

你（拍桌而起）："用Semaphore！比抢麦打架文明多了！"

public class KTV {
    public static void main(String[] args) {
        int micNum = 2;
        int peopleNum = 10;
        Semaphore semaphore = new Semaphore(micNum);
        
        for (int i = 1; i <= peopleNum; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire(); // 抢到麦克风！
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：在唱《青藏高原》");
                    Thread.sleep(2000); // 唱high了不肯放手
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：唱完了（不情愿）");
                    semaphore.release(); // 终于释放麦克风
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "麦霸" + i).start();
        }
    }
}

血泪教训：

  • 这就是为什么KTV要按小时收费——tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)
  • 数据库连接池也是这个原理！（突然升华）

第四幕：Exchanger —— 二手市场的交易艺术

面试官（突然摆地摊）："现在你是闲鱼程序员，如何实现两个人交换物品？"

你（掏出键盘）："Exchanger，比线下见面交易安全多了！"

public class XianYu {
    public static void main(String[] args) {
        Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
        
        new Thread(() -> {
            try {
                String fromThread2 = exchanger.exchange("PS5");
                System.out.println("线程1用PS5换到了：" + fromThread2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
        
        new Thread(() -> {
            try {
                String fromThread1 = exchanger.exchange("Switch");
                System.out.println("线程2用Switch换到了：" + fromThread1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}

防坑指南：

  • 如果只有一个线程调用exchange()，它会等到天荒地老（就像你挂的二手商品没人问津）
  • 适合两个线程间的数据交换（遗传算法中常用）

终极大招：Phaser —— 多阶段世界杯

面试官（穿上球衣）："现在模拟世界杯：小组赛->淘汰赛->决赛，各阶段要等所有比赛结束！"

你（直接跪了）："师傅别念了...我用Phaser还不行吗！"

public class WorldCup {
    public static void main(String[] args) {
        Phaser phaser = new Phaser(4) { // 4支球队
            protected boolean onAdvance(int phase, int parties) {
                System.out.println("第" + (phase + 1) + "阶段结束");
                return phase >= 2 || parties == 0; // 共3个阶段
            }
        };
        
        for (int i = 1; i <= 4; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：小组赛拼杀");
                phaser.arriveAndAwaitAdvance(); // 等所有球队完成
                
                if(Thread.currentThread().getName().contains("4")) {
                    System.out.println("球队4被淘汰了");
                    phaser.arriveAndDeregister(); // 注销
                    return;
                }
                
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：淘汰赛血战");
                phaser.arriveAndAwaitAdvance();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：决赛！");
            }, "球队" + i).start();
        }
    }
}

设计精髓：

  • 动态注册/注销参与者（register()/arriveAndDeregister()）
  • 比CyclicBarrier更灵活的分阶段控制

课后思考题（让你装X用）

  1. 为什么CyclicBarrier的构造方法可以传Runnable，而CountDownLatch不行？
    （提示：想想执行时机和线程归属）
  2. 如何用Semaphore实现一个"过独木桥"问题，桥最多承重3人？
    （提示：new Semaphore(3, true)第二个参数是公平模式）
  3. StampedLock的乐观读是什么黑魔法？
    （提示：类似数据库乐观锁，适合读多写少场景）

下次面试时，当面试官问到并发工具，你可以优雅地反问："您想听哪种场景的实现？我有五种方案可以对比。" 深藏功与名！

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