一起聊聊3个线程依次打印1、2、3...的故事

3个线程依次打印1、2、3…这个问题,常常被作为面试题,题目如下:

三个线程,一个线程负责打印1,4,7,……;第二个负责打印2,5,8,……,第三个负责打印3,6,9,……,要求在控制台中按顺序输出1,2,3,4,5,6……。

这个题目肯定是要启动3个线程的,那怎么让这3个线程“协作”按顺序打印1、2、3呢?从大的方面来讲,这种“协作”可分为以下两种:

  • 竞争型:每个线程都抢着去打印,如果发现不该自己打印,则准备下一轮抢。由于大家都是竞争的,因此需要用锁机制来保护。
  • 协同型:当前线程线程打印之后通知下一个线程去打印,这种需要确认好第一个线程打印时机。由于是协同型的因此可以不用锁机制来保护,但是需要一个通知机制。

竞争型打印

多个线程竞争型打印,优势是代码简单易懂,劣势是线程争抢是CPU调度进行的,可能该某个线程打印时结果该线程迟迟未被CPU调度,结果其他线程被CPU调度到但是由于不能执行打印操作而继续争抢,造成CPU性能浪费。示例代码如下:

public class DemoTask implements Runnable {

    // 这里将lock对象换成 Lock(ReentrantLock) 进行lock/unlock也是可以的
    private static final Object lock = new Object();
    private static final int MAX = 1024;
    private static int current = 1;

    private int index;
    public DemoTask(int index) {
        this.index = index;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (current <= MAX) {
            synchronized (lock) {
                if ((current <= MAX) && (current % 3 == index)) {
                    System.out.println(current++);
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<Thread> threadList = Arrays.asList(
                new Thread(new DemoTask(0)),
                new Thread(new DemoTask(1)),
                new Thread(new DemoTask(2))
        );

        threadList.forEach(Thread::start);
        for (Thread thread : threadList) {
            thread.join();
        }
    }
}

协同型打印

多个线程协同型打印,优势是各个线程使用“通知”机制进行协同分工,理论上执行效率较高,不过要使用对应的“通知”机制。关于如何“通知”,第一种是可使用Java对象的 wait/notify 或者Conditon对象的 await/signal ,第二种是以事件或者提交任务的方式(比如通过提交“待打印数字”这个任务给下一个线程)。

下面以第二种方式进行代码分析,比如当前线程通过submit给下一个线程一个“待打印数字”的任务,这样很容易想到使用只包含1个线程的线程池来实现,示例代码如下:

public class DemoTask implements Runnable {

    // 主线程要等待线程打印完毕,使用CountDownLatch通知机制
    private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
    private static List<ExecutorService> threadList = new ArrayList<>();
    private static final int MAX = 1024;
    private static int current = 1;

    @Override
    public void run() {
        if (current <= MAX) {
            System.out.println(current++);
            threadList.get(current % threadList.size()).submit(new DemoTask());
        } else {
            countDownLatch.countDown();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            threadList.add(Executors.newFixedThreadPool(1));
        }

        threadList.get(0).submit(new DemoTask());
        countDownLatch.await();
        threadList.forEach(ExecutorService::shutdown);
    }
}

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posted @ 2020-02-29 20:40  luoxn28  阅读(1381)  评论(1编辑  收藏  举报