java并发编程--一道经典多线程题的2种解法.docx

问题的描述启动3个线程打印递增的数字, 线程1先打印1,2,3,4,5, 然后是线程2打印6,7,8,9,10, 然后是线程3打印11,12,13,14,15. 接着再由线程1打印16,17,18,19,20.以此类推, 直到打印到75. 程序的输出结果应该为:线程1: 1线程1: 2线程1: 3线程1: 4 线程1: 5线程2: 6线程2: 7线程2: 8线程2: 9线程2: 10.线程3: 71线程3: 72线程3: 73线程3: 74线程3: 75解法一: 采用原始的synchronized, wait(), notify(), notifyAll()等方式控制线程.Java代码 1. publicclassNumberPrintDemo 2. /n为即将打印的数字 3. privatestaticintn=1; 4. /state=1表示将由线程1打印数字,state=2表示将由线程2打印数字,state=3表示将由线程3打印数字 5. privatestaticintstate=1; 6. 7. publicstaticvoidmain(Stringargs) 8. finalNumberPrintDemopn=newNumberPrintDemo(); 9. newThread(newRunnable() 10. publicvoidrun() 11. /3个线程打印75个数字,单个线程每次打印5个连续数字,因此每个线程只需执行5次打印任务.3*5*5=75 12. for(inti=0;i5;i+) 13. /3个线程都使用pn对象做锁,以保证每个交替期间只有一个线程在打印 14. synchronized(pn) 15. /如果state!=1,说明此时尚未轮到线程1打印,线程1将调用pn的wait()方法,直到下次被唤醒 16. while(state!=1) 17. try 18. pn.wait(); 19. catch(InterruptedExceptione) 20. e.printStackTrace(); 21. 22. /当state=1时,轮到线程1打印5次数字 23. for(intj=0;j5;j+) 24. /打印一次后n自增 25. System.out.println(Thread.currentThread().getName() 26. +:+n+); 27. 28. System.out.println(); 29. /线程1打印完成后,将state赋值为2,表示接下来将轮到线程2打印 30. state=2; 31. /notifyAll()方法唤醒在pn上wait的线程2和线程3,同时线程1将退出同步代码块,释放pn锁. 32. /因此3个线程将再次竞争pn锁 33. /假如线程1或线程3竞争到资源,由于state不为1或3,线程1或线程3将很快再次wait,释放出刚到手的pn锁. 34. /只有线程2可以通过state判定,所以线程2一定是执行下次打印任务的线程. 35. /对于线程2来说,获得锁的道路也许是曲折的,但前途一定是光明的. 36. pn.notifyAll(); 37. 38. 39. 40. ,线程1).start(); 41. 42. newThread(newRunnable() 43. publicvoidrun() 44. for(inti=0;i5;i+) 45. synchronized(pn) 46. while(state!=2) 47. try 48. pn.wait(); 49. catch(InterruptedExceptione) 50. e.printStackTrace(); 51. 52. for(intj=0;j5;j+) 53. System.out.println(Thread.currentThread().getName() 54. +:+n+); 55. 56. System.out.println(); 57. state=3; 58. pn.notifyAll(); 59. 60. 61. 62. ,线程2).start(); 63. 64. newThread(newRunnable() 65. publicvoidrun() 66. for(inti=0;i5;i+) 67. synchronized(pn) 68. while(state!=3) 69. try 70. pn.wait(); 71. catch(InterruptedExceptione) 72. e.printStackTrace(); 73. 74. for(intj=0;j5;j+) 75. System.out.println(Thread.currentThread().getName() 76. +:+n+); 77. 78. System.out.println(); 79. state=1; 80. pn.notifyAll(); 81. 82. 83. 84. ,线程3).start(); 85. 86. public class NumberPrintDemo / n为即将打印的数字private static int n = 1;/ state=1表示将由线程1打印数字, state=2表示将由线程2打印数字, state=3表示将由线程3打印数字private static int state = 1;public static void main(String args) final NumberPrintDemo pn = new NumberPrintDemo();new Thread(new Runnable() public void run() / 3个线程打印75个数字, 单个线程每次打印5个连续数字, 因此每个线程只需执行5次打印任务. 3*5*5=75for (int i = 0; i 5; i+) / 3个线程都使用pn对象做锁, 以保证每个交替期间只有一个线程在打印synchronized (pn) / 如果state!=1, 说明此时尚未轮到线程1打印, 线程1将调用pn的wait()方法, 直到下次被唤醒while (state != 1)try pn.wait(); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();/ 当state=1时, 轮到线程1打印5次数字for (int j = 0; j 5; j+) / 打印一次后n自增System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ : + n+);System.out.println();/ 线程1打印完成后, 将state赋值为2, 表示接下来将轮到线程2打印state = 2;/ notifyAll()方法唤醒在pn上wait的线程2和线程3, 同时线程1将退出同步代码块, 释放pn锁. / 因此3个线程将再次竞争pn锁/ 假如线程1或线程3竞争到资源, 由于state不为1或3, 线程1或线程3将很快再次wait, 释放出刚到手的pn锁. / 只有线程2可以通过state判定, 所以线程2一定是执行下次打印任务的线程./ 对于线程2来说, 获得锁的道路也许是曲折的, 但前途一定是光明的.pn.notifyAll();, 线程1).start();new Thread(new Runnable() public void run() for (int i = 0; i 5; i+) synchronized (pn) while (state != 2)try pn.wait(); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();for (int j = 0; j 5; j+) System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ : + n+);System.out.println();state = 3;pn.notifyAll();, 线程2).start();new Thread(new Runnable() public void run() for (int i = 0; i 5; i+) synchronized (pn) while (state != 3)try pn.wait(); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();for (int j = 0; j 5; j+) System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ : + n+);System.out.println();state = 1;pn.notifyAll();, 线程3).start();解法二: 采用JDK1.5并发包提供的Lock, Condition等类的相关方法控制线程.Java代码 1. publicclassNumberPrintimplementsRunnable 2. privateintstate=1; 3. privateintn=1; 4. /使用lock做锁 5. privateReentrantLocklock=newReentrantLock(); 6. /获得lock锁的3个分支条件 7. privateConditionc1=lock.newCondition(); 8. privateConditionc2=lock.newCondition(); 9. privateConditionc3=lock.newCondition(); 10. 11. Override12. publicvoidrun() 13. newThread(newRunnable() 14. publicvoidrun() 15. for(inti=0;i5;i+) 16. try 17. /线程1获得lock锁后,其他线程将无法进入需要lock锁的代码块. 18. /在lock.lock()和lock.unlock()之间的代码相当于使用了synchronized(lock) 19. lock.lock(); 20. while(state!=1) 21. try 22. /线程1竞争到了lock,但是发现state不为1,说明此时还未轮到线程1打印. 23. /因此线程1将在c1上wait 24. /与解法一不同的是,三个线程并非在同一个对象上wait,也不由同一个对象唤醒 25. c1.await(); 26. catch(InterruptedExceptione) 27. e.printStackTrace(); 28. 29. /如果线程1竞争到了lock,也通过了state判定,将执行打印任务 30. for(intj=0;j5;j+) 31. System.out.println(Thread.currentThread().getName() 32. +:+n+); 33. 34. System.out.println(); 35. /打印完成后将state赋值为2,表示下一次的打印任务将由线程2执行 36. state=2; 37. /唤醒在c2分支上wait的线程2 38. c2.signal(); 39. finally 40. /打印任务执行完成后需要确保锁被释放,因此将释放锁的代码放在finally中 41. lock.unlock(); 42. 43. 44. 45. ,线程1).start(); 46. 47. newThread(newRunnable() 48. publicvoidrun() 49. for(inti=0;i5;i+) 50. try 51. lock.lock(); 52. while(state!=2) 53. try 54. c2.await(); 55. catch(InterruptedExceptione) 56. e.printStackTrace(); 57. 58. for(intj=0;j5;j+) 59. System.out.println(Thread.currentThread().getName() 60. +:+n+); 61. 62. System.out.println(); 63. state=3; 64. c3.signal(); 65. finally 66. lock.unlock(); 67. 68. 69. 70. ,线程2).start(); 71. 72. newThread(newRunnable() 73. publicvoidrun() 74. for(inti=0;i5;i+) 75. try 76. 77. lock.lock(); 78. while(state!=3) 79. try 80. c3.await(); 81. catch(InterruptedExceptione) 82. e.printStackTrace(); 83. 84. for(intj=0;j5;j+) 85. System.out.println(Thread.currentThread().getName() 86. +:+n+); 87. 88. System.out.println(); 89. state=1; 90. c1.signal(); 91. finally 92. lock.unlock(); 93. 94. 95. 96. ,线程3).start(); 97. 98. 99. publicstaticvoidmain(Stringargs) 100. newNumberPrint().run(); 101. 102. public class NumberPrint implements Runnable private int state = 1;private int n = 1;/ 使用lock做锁private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();/ 获得lock锁的3个分支条件private Condition c1 = lock.newCondition();private Condition c2 = lock.newCondition();private Condition c3 = lock.newCondition();Overridepublic void run() new Thread(new Runnable() public void run() for (int i = 0; i 5; i+) try / 线程1获得lock锁后, 其他线程将无法进入需要lock锁的代码块./ 在lock.lock()和lock.unlock()之间的代码相当于使用了synchronized(lock)lock.lock();while (state != 1)try / 线程1竞争到了lock, 但是发现state不为1, 说明此时还未轮到线程1打印. / 因此线程1将在c1上wait/ 与解法一不同的是, 三个线程并非在同一个对象上wait, 也不由同一个对象唤醒c1.await(); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();/ 如果线程1竞争到了lock, 也通过了state判定, 将执行打印任务for (int j = 0; j 5; j+) System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ : + n+);System.out.println();/ 打印完成后将state赋值为2, 表示下一次的打印任务将由线程2执行state = 2;/ 唤醒在c2分支上wait的线程2c2.signal(); finally / 打印任务执行完成后需要确保锁被释放, 因此将释放锁的代码放在finally中lock.unlock();, 线程1).start();new Thread(new Runnable() public void run() for (int i = 0; i 5; i+) try lock.lock();while (state != 2)try c2.await(); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();for (int j = 0; j 5; j+) System.out.print