面试题：Kotlin 调试中遇到多线程并发问题如何定位与解决

Question

假设在 Kotlin 开发的多线程应用程序中，出现了数据竞争或死锁等并发问题。阐述你定位此类问题的调试思路和常用工具，如 Android Profiler 或 Intellij IDEA 的相关调试功能，并且说明如何在代码层面上解决这些并发问题，例如使用合适的锁机制或并发集合。

Answer 1

定位并发问题的调试思路

1. 重现问题：尝试在开发环境中通过调整线程数量、执行频率等方式重现数据竞争或死锁问题，以便更好地观察和分析。
2. 日志分析：在关键代码段添加详细日志，记录线程的执行顺序、变量的变化等信息，通过分析日志找出可能存在问题的代码位置。
3. 断点调试：使用 IDE 的断点功能，在怀疑有并发问题的代码处设置断点，观察不同线程执行到断点时的状态、变量值等。

常用工具

1. Android Profiler：
   • CPU 分析：可查看线程的执行时间、状态等，帮助发现哪些线程占用过多资源或长时间处于阻塞状态。
   • Memory 分析：检测内存的使用情况，查找可能因数据竞争导致的内存错误，如内存泄漏等。
2. Intellij IDEA：
   • Thread 面板：可以查看所有活动线程的状态、调用栈等信息，方便定位死锁线程。
   • 调试工具：通过条件断点等功能，在满足特定条件时暂停线程执行，便于分析并发状态。

代码层面解决并发问题

1. 锁机制：
   • Synchronized 关键字：可用于修饰方法或代码块，确保同一时间只有一个线程能访问被修饰的代码。例如：

class SafeCounter {
    private var count = 0
    fun increment() {
        synchronized(this) {
            count++
        }
    }
    fun getCount() = count
}

- **ReentrantLock**：比 `Synchronized` 更灵活，可实现公平锁、可中断锁等。例如：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock

class SafeCounter {
    private var count = 0
    private val lock = ReentrantLock()
    fun increment() {
        lock.lock()
        try {
            count++
        } finally {
            lock.unlock()
        }
    }
    fun getCount() = count
}

2. 并发集合：
   • ConcurrentHashMap：用于替代普通的 HashMap，在多线程环境下提供线程安全的操作。例如：

val map = ConcurrentHashMap<String, Int>()
map.put("key", 1)

- **CopyOnWriteArrayList**：适用于读多写少的场景，每次写操作会创建一个新的数组，保证读操作的线程安全。例如：

val list = CopyOnWriteArrayList<String>()
list.add("element")