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面试题:Java中join方法在多线程复杂场景下的应用

现有一个多线程场景,主线程创建并启动了若干子线程,子线程之间存在数据依赖关系,即后一个子线程需要前一个子线程的计算结果。请使用join方法来保证数据传递的正确性,并阐述这样做的原理以及可能存在的性能问题。
39.2万 热度难度
编程语言Java

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面试题答案

一键面试

代码示例(以Java为例)

public class ThreadDependencyExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 第一个子线程计算结果
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            // 模拟计算
            int result1 = 10;
            System.out.println("Thread1计算结果: " + result1);
            // 将结果传递给下一个线程
            Thread thread2 = new Thread(() -> {
                // 等待thread1执行完毕
                try {
                    thread1.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 使用thread1的结果进行计算
                int result2 = result1 * 2;
                System.out.println("Thread2计算结果: " + result2);
                // 将结果传递给下一个线程
                Thread thread3 = new Thread(() -> {
                    // 等待thread2执行完毕
                    try {
                        thread2.join();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 使用thread2的结果进行计算
                    int result3 = result2 + 5;
                    System.out.println("Thread3计算结果: " + result3);
                });
                thread3.start();
            });
            thread2.start();
        });
        thread1.start();
    }
}

原理

  1. join方法作用join方法的作用是等待调用该方法的线程执行完毕。在上述代码中,thread2.join()使得主线程(或调用join方法的线程)进入等待状态,直到thread2线程执行完它的run方法中的所有代码。这样就保证了thread2thread1完成计算并产生结果后才开始执行,从而保证了数据传递的正确性。
  2. 线程执行顺序:通过在每个子线程中对前一个子线程调用join方法,形成了一个顺序执行的链条。thread1先执行,thread2等待thread1结束后执行,thread3等待thread2结束后执行,以此类推,确保每个子线程都能获取到前一个子线程的正确计算结果。

可能存在的性能问题

  1. 阻塞问题join方法会阻塞调用它的线程,这可能导致整体执行效率降低。例如,在上述例子中,如果thread1执行时间很长,thread2thread3会一直处于等待状态,无法并发执行,浪费了CPU资源。
  2. 死锁风险:如果在复杂的线程依赖关系中,不小心形成了循环依赖,例如thread1等待thread2thread2等待thread3thread3又等待thread1,就会产生死锁,导致程序无法继续执行。
  3. 资源浪费:由于线程在等待join时处于阻塞状态,不能执行其他任务,若有大量线程且依赖链条较长,会造成系统资源的浪费,降低系统的吞吐量。