使用JDK并发包构建程序习题与实验.docVIP

第10章 使用JDK并发包构建程序——习题与实验 目录 1. 什么是CAS？ 2 2. 原子变量类的作用是什么？ 2 3. BlockingQueue和一般的队列相比有什么特点？ 2 4. ConcurrentMap有什么特点？ 2 5. 同步器Semaphore有什么作用？ 2 6. 同步器CyclicBarrier有什么作用？ 3 7. 同步器CountDownLatch有什么作用？ 3 8. 同步器Exchanger有什么作用？ 3 9. 同步器Future有什么作用？ 3 10. ReentrantLock锁如何使用？ 4 11. ReentrantLock锁与Java内在锁相比有什么特点？ 4 12. （分析）写出下面程序的输出结果（CountDownLatch）。 4 13. （实验）使用ReentrantLock与 Condition实现生产者和消费者问题。 5 14. （实验）使用读写锁实现缓存设计 9 什么是CAS？ 答： CAS，就是Compare and Swap（比较并交换）， 该操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则，处理器不做任何操作。 类似于 CAS 的指令允许算法执行读-修改-写操作，而无需害怕其他线程同时修改变量，因为如果其他线程修改变量，那么 CAS 会检测它（并失败），算法可以对该操作重新计算。 原子变量类的作用是什么？ 答： Java的原子变量类提供了“比较并设置”原语。这些原语都是使用平台上可用的最快本机结构来实现的。就是说，原子变量的操作会变为平台提供的用于并发访问的硬件原语，比如比较并交换。 原子变量类提供的改变值的方法都是原子性的。从锁转换为原子变量可以降低使用的锁的粒度，把更多的锁请求从竞争变为不竞争，竞争的操作减少，从而提高了吞吐量。 BlockingQueue和一般的队列相比有什么特点？ 答： BlockingQueue是一个阻塞队列，一种带有一点扭曲的FIFO数据结构，不是立即从队列中添加或者删除元素，线程执行操作被阻塞，直到有空间或者元素可用。 也可以用于解决生产者消费者问题。 ConcurrentMap有什么特点？ 答： ConcurrentHashMap 实现类只能在键不存在时将元素加入到map中，只有在键存在并映射到特定值时才能从map中删除一个元素。重要的是这些方法都是原子性的。 同步器Semaphore有什么作用？ 答： Semaphore提供了一个计数信号量，从概念上讲，信号量维护了一个许可集。如有必要，在许可可用前会阻塞每一个acquire()，然后再获取该许可。每个 release() 添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是，不使用实际的许可对象，Semaphore 只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。 Semaphore 通常用于限制可以访问某些资源（物理或逻辑的）的线程数目。一般操作系统使用PV原语控制对有限资源的访问。可以用Semaphore进行模拟，P原语就相当于acquire()，V原语就相当于release()。 同步器CyclicBarrier有什么作用？ 答： 在实际应用中，有时候需要多个线程同时工作以完成同一件事情，而且在完成过程中，往往会等所有线程都到达某一个阶段后再统一执行。这时候CyclicBarrier就可以派上用场。它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点。 同步器CountDownLatch有什么作用？ 答： CountDownLatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。 用给定的数字作为计数器初始化 CountDownLatch。一个线程调用await()方法后，在当前计数到达零之前，会一直受阻塞。其他线程调用countDown() 方法，会使计数器递减，所以，计数器的值为0后，会释放所有等待的线程。 同步器Exchanger有什么作用？ 答： Exchanger提供了一个同步点，在这个同步点，一对线程可以交换数据。每个线程通过exchange()方法的入口提供数据给他的伙伴线程，并接收他的伙伴线程提供的数据，并返回。 同步器Future有什么作用？ 答： Future它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。计算完成后只能使用 get() 方法来获取结果，如有必要，计算完成前可以阻塞此方法。 如果在主线程中需要执行比较耗时的操作时，但又不想阻塞主线程时，可以把这些作业交给Future对象在后台完成，当主线程将来需要时，就可以通过Future对象获得后台作业的计算结果或者执行状态。 ReentrantLo