java并发编程--一道经典多线程题的2种解法

问题的描述问题的描述 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 解法一解法一 采用原始的采用原始的 synchronized synchronized wait wait notify notify notifyAll notifyAll 等方式等方式 控制线程控制线程 Java 代码 1 public class NumberPrintDemo 2 n 为即将打印的数字 3 private static int n 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 private static int state 1 6 7 public static void main String args 8 final NumberPrintDemo pn new NumberPrintDemo 9 new Thread new Runnable 10 public void run 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 int i 0 i 5 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 InterruptedException e 20 e printStackTrace 21 22 当 state 1 时 轮到线程 1 打印 5 次数字 23 for int j 0 j 5 j 24 打印一次后 n 自增 25 System out println Thread currentTh read 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 new Thread new Runnable 43 public void run 44 for int i 0 i 5 i 45 synchronized pn 46 while state 2 47 try 48 pn wait 49 catch InterruptedException e 50 e printStackTrace 51 52 for int j 0 j 5 j 53 System out println Thread currentTh read getName 54 n 55 56 System out println 57 state 3 58 pn notifyAll 59 60 61 62 线程 2 start 63 64 new Thread new Runnable 65 public void run 66 for int i 0 i 5 i 67 synchronized pn 68 while state 3 69 try 70 pn wait 71 catch InterruptedException e 72 e printStackTrace 73 74 for int j 0 j 5 j 75 System out println Thread currentTh read getName 76 n 77 78 System out println 79 state 1 80 pn notifyAll 81 82 83 84 线程 3 start 85 86 解法二解法二 采用采用 JDK1 5JDK1 5 并发包提供的并发包提供的 Lock Lock ConditionCondition 等类的相关方法控制线程等类的相关方法控制线程 Java 代码 1 public class NumberPrint implements Runnable 2 private int state 1 3 private int n 1 4 使用 lock 做锁 5 private ReentrantLock lock new ReentrantLock 6 获得 lock 锁的 3 个分支条件 7 private Condition c1 lock newCondition 8 private Condition c2 lock newCondition 9 private Condition c3 lock newCondition 10 11 Override 12 public void run 13 new Thread new Runnable 14 public void run 15 for int i 0 i 5 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 InterruptedException e 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 int j 0 j 5 j 31 System out println Thread currentTh read 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 new Thread new Runnable 48 public void run 49 for int i 0 i 5 i 50 try 51 lock lock 52 while state 2 53 try 54 c2 await 55 catch InterruptedException e 56 e printStackTrace 57 58 for int j 0 j 5 j 59 System out println Thread currentTh read 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 new Thread new Runnable 73 public void run 74 for int i 0 i 5 i 75 try 76 77 lock lock 78 while state 3 79 try 80 c3 await 81 catch InterruptedException e 82 e printStackTrace 83 84 for int j 0 j 5 j 85 System out println Thread currentTh read 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 public static void main String args 100 new NumberPrint run 101 102 总结总结 对比解法一和解法二对比解法一和解法二 显然解法二是更好的解决方案显然解法二是更好的解决方案 解法一的问题在解法一的问题在 于无法进行精确唤醒于无法进行精确唤醒 比如线程比如线程 1 1 执行完打印任务并调用执行完打印任务并调用 pn notifyAll pn notifyAll 方法方法 后后 3 3 个线程将再次竞争锁个线程将再次竞争锁 而不是精确唤醒线程而不是精确唤醒线程 2 2 虽然线程虽然线程 2 2 最终将赢得锁最终将赢得锁 下一次的打印任务也肯定会由线程下一次的打印任务也肯定会由线程 2 2 执行执行 但是竞