并发编程题目怎么写好

时间:2025-01-25 10:52:32 网络游戏

并发编程题目的编写需要考虑以下几个方面:

明确需求

确定题目的具体要求,例如需要实现的功能、输入输出、性能要求等。

明确并发编程的核心概念,如线程安全、同步、互斥、阻塞队列、线程池等。

设计算法

设计合理的算法和数据结构来支持并发操作。

考虑并发控制机制,如锁、信号量、条件变量等。

编写代码

选择合适的编程语言和并发库。

实现题目要求的功能,确保代码的正确性和性能。

编写测试用例,验证并发编程的正确性。

1. 线程安全的计数器类

要求:支持并发访问,实现计数器的增加和获取当前值的操作,增加操作不阻塞获取操作,提供可靠的原子操作。

```java

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class ThreadSafeCounter {

private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

public void increment() {

count.incrementAndGet();

}

public int getCount() {

return count.get();

}

}

```

2. 生产者-消费者模型

要求:有一个商品容器类,支持生产者放入商品和消费者取出商品,生产者和消费者在不同线程中运行,容器满时生产者等待,容器空时消费者等待。

```java

import java.util.LinkedList;

import java.util.Queue;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProducerConsumer {

private final Queue queue = new LinkedList<>();

private final Lock lock = new ReentrantLock();

private final int capacity;

public ProducerConsumer(int capacity) {

this.capacity = capacity;

}

public void produce(int item) throws InterruptedException {

lock.lock();

try {

while (queue.size() == capacity) {

lock.wait();

}

queue.add(item);

lock.notifyAll();

} finally {

lock.unlock();

}

}

public int consume() throws InterruptedException {

lock.lock();

try {

while (queue.isEmpty()) {

lock.wait();

}

int item = queue.poll();

lock.notifyAll();

return item;

} finally {

lock.unlock();

}

}

}

```

3. 线程安全的阻塞队列类

要求:支持并发访问,提供入队和出队操作,队列为空时出队操作阻塞,队列满时入队操作阻塞。

```java

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class ThreadSafeBlockingQueue {

private final BlockingQueue queue;

public ThreadSafeBlockingQueue(int capacity) {

this.queue = new ArrayBlockingQueue<>(capacity);

}

public void enqueue(T item) throws InterruptedException {

queue.put(item);

}

public T dequeue() throws InterruptedException {

return queue.take();

}

}

```

4. 线程安全的缓存类

要求:支持并发访问,提供存储键值对的操作,获取键对应值的操作,如果值不存在则计算并存入缓存。

```java

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ThreadSafeCache {

private final ConcurrentHashMap cache = new ConcurrentHashMap<>();

private final Lock lock = new ReentrantLock();

public V get(K key) {

return cache.computeIfAbsent(key, k -> computeValue(k));

}

private V computeValue(K key) {

lock.lock();

try {

// 计算值

return null;

} finally {

lock.unlock();

}

}

}

```

5. 线程池

要求:支持自动调整线程数量,实现任务队列,支持任务提交和执行