java并发编程学习4--线程通信练习

newsning 发布于2019-08-15 13:24 / 2451人阅读

摘要：问题的描述启动个线程打印递增的数字线程先打印然后是线程打印然后是线程打印接着再由线程打印以此类推直到打印到程序的输出结果应该为线程线程线程线程线程线程线程线程线程线程线程线程线程线程线程代码实现使用原始的定义线程组一二三线程运行状态马上执行

【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

【代码实现

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * Created by ibm on 2017/8/8.
 */
public class ClassicTest {

    //使用原始的synchornized object.wait() object.notify()
    public static void main(String[] args) {
        //定义线程组
        List threadGroups = new ArrayList<>();
        Counter counter = new Counter();
        MyThread t1 = new MyThread(1,"一",counter,threadGroups);
        MyThread t2 = new MyThread(2,"二",counter,threadGroups);
        MyThread t3 = new MyThread(2,"三",counter,threadGroups);
        threadGroups.add(t1);
        threadGroups.add(t2);
        threadGroups.add(t3);
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        new Thread(t3).start();
    }
}

class MyThread implements Runnable{
    //线程运行状态 1马上执行，2阻塞
    public int status;
    //线程名字
    public String name;
    //计数器
    public Counter counter;
    //线程组
    public List threads = new ArrayList<>();

    public MyThread(int status,String name,Counter counter,List threads){
        this.status = status;
        this.name = name;
        this.counter = counter;
        this.threads = threads;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name + " GET " + status);
        synchronized (counter){
            while (!counter.isEnd()){
                //判断是否该自己执行，切记使用while,因为如果在循环的等待过程中status有所变化，这里需要再次判断
                while (status != 1){
                    try {
                        counter.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                for(int i = 0;i < 5 ;i ++){
                    System.out.println(name + ":" + counter.get());
                    counter.increase();
                }
                //状态进入阻塞状态，并设置下一个可以运行的线程
                status = 2;
                setNext();
                counter.notifyAll();
                System.out.println("----");
            }
        }
    }

    void setNext(){
        //当前线程在线程组的索引
        int index = 0;
        for(index = 0;index < threads.size();index++){
            if(name.equals(threads.get(index).name)){
                break;
            }
        }
        if(index == (threads.size() - 1)){
            threads.get(0).status = 1;
        }else {
            threads.get(index + 1).status = 1;
        }
    }
}

class Counter{

    int num = 1;
    int end = 75;

    public int get(){
        return num;
    }
    public void increase(){
        if(isEnd()){
            System.out.println("num超过限制");
            return;
        }
        num++;
    }
    public boolean isEnd(){
        if(num >= end){
            return true;
        }
        return false;
    }
}

【后面两种解法来源网络：

1.使用synchronized关键字：

public class ClassicTest1  {
    // 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 ClassicTest1 pn = new ClassicTest1();
        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=75
                for (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();
    }
}

2.使用condition与lock

public class ClassicTest2 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();

    @Override
    public 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2
                        c2.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.println(Thread.currentThread().getName()
                                    + ": " + n++);
                        }
                        System.out.println();
                        state = 3;
                        c3.signal();
                    } finally {
                        lock.unlock();
                    }
                }
            }
        }, "线程2").start();

        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    try {

                        lock.lock();
                        while (state != 3)
                            try {
                                c3.await();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        for (int j = 0; j < 5; j++) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                                    + ": " + n++);
                        }
                        System.out.println();
                        state = 1;
                        c1.signal();
                    } finally {
                        lock.unlock();
                    }
                }
            }
        }, "线程3").start();
    }

    public static void main(String[] args) {
        new ClassicTest2().run();
    }
}

云服务器 GPU云服务器 java多线程并发 java线程并发运行 java线程并发解决 java线程并发例子

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