一个老掉牙的java面试问题，多线程交替打印

作者: 不怕天黑_0819 | 来源:发表于2023-03-22 10:19 被阅读0次

一个老掉牙的java面试问题，多线程交替打印。

有打印 ABC 的，有打印 123 的，有打印到100的。

其实都一样。

ps：最近好多小伙伴问这个，这个题这么热门么？

实例实战思路：

拿一个来做示例，就交替打印ABC. (文末也说下从1到100的)

一起看看这个小题目：

主角

三个线程线程A 线程 B 线程 C

要做的事

交替打印 A B C

那就是线程A 负责打印 A ，线程 B 负责打印 B ，线程C 负责打印 C 。

简单分析：

A线程打印完， B线程打印；

B线程打印完，C 线程打印。

也就是说，这3个线程 ABC ，有顺序/协作。

那么这三个家伙怎么知道自己要打印东西呢？

那必然是通知 和等待 。

思路：

三个线程都准备就绪，准备大展身手。

接到携带暗号的通知（默认暗号为 A） -> 核对通知的暗号 -> 打印->然后修改暗号-> 发出携带暗号通知（让别的线程认领）

如果接到通知，发现暗号不对，怎么办呢？继续进入等待，等待下个通知的到来。

简图：

三个线程的一举一动：

ps:

如果是线程A打印完，就把通知暗号改成B，并发出通知；
如果是线程B打印完，就把通知暗号改成C，并发出通知；
同样，如果是线程C打印完，就把通知改回A，继续发通知。

代码 :

写个ReentrantLock条件控制来搞一下。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.Condition;

public class DoTest {

    //控制三个线程 ABC，保证同一时刻只有一个线程工作
    private static Lock lock = new ReentrantLock(true);

    //  Condition ,控制等待或是 通知
    private static Condition conditionA = lock.newCondition();
    private static Condition conditionB = lock.newCondition();
    private static Condition conditionC = lock.newCondition();

    //默认的通知 暗号 A
    private static String  CODE= "A";

    public static void main(String[] args) {

        Thread A = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    printA();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread B = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    printB();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread C = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    printC();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        A.start();
        B.start();
        C.start();
    }

    public static void printA() throws InterruptedException {

        //等待
        lock.lock();
        try {
            //核对
            while (!CODE.equals("A")) {
                //暗号不对，就进入等待
                conditionA.await();
            }
            System.out.println("A");
            //改暗号，通知B
            CODE = "B";
            conditionB.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void printB() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (!CODE.equals("B")) {
                conditionB.await();
            }
            System.out.println("B");
            //改暗号，通知C
            CODE = "C";
            conditionC.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }

    public static void printC() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (!CODE.equals("C")) {
                conditionC.await();
            }
            System.out.println("C");

            //改暗号，通知A
            CODE = "A";
            conditionA.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }

}

效果：

可以看到，三个线程 ABC 都开始无休止的进行了等待 -接通知 -核对- 打印-改暗号发通知。

当然如果需要他们不这么无休止，只需要做一个标识进行判断就好，例如加在一起已经打印够100次了，就停止之类的限制值。

举例，如果交替打印，到100 就停止，也就是 从1~100 线程A ，线程B ，线程 B 交替打印。

ok，代码稍作调整：

加上2个值

一个是打印的数字，这个会一直 +1 输出；

一个是用于线程循环的，之前是while(true) ，这样会一直跑。

如果终止标记还是false，就继续执行:

每个打印方法都加上判断和累计+1的代码：

看看效果：

整体代码贴一下：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.Condition;

public class DoTest {

    //控制三个线程 ABC，保证同一时刻只有一个线程工作
    private static Lock lock = new ReentrantLock(true);

    //  Condition ,控制等待或是 通知
    private static Condition conditionA = lock.newCondition();
    private static Condition conditionB = lock.newCondition();
    private static Condition conditionC = lock.newCondition();

    //默认的通知 暗号 A
    private static String CODE = "A";

    //设置初始打印值
    private static int COUNT_NUM = 1;

    //线程是否需要终止 标记
    private static volatile boolean IS_INTERRUPT = false;

    public static void main(String[] args) {

        Thread A = new Thread(() -> {
            while (!IS_INTERRUPT) {
                try {
                    printA();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread B = new Thread(() -> {
            while (!IS_INTERRUPT) {
                try {
                    printB();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread C = new Thread(() -> {
            while (!IS_INTERRUPT) {
                try {
                    printC();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        A.start();
        B.start();
        C.start();
    }

    public static void printA() throws InterruptedException {

        //等待
        lock.lock();
        try {
            if (COUNT_NUM >= 100) {
                IS_INTERRUPT = true;
                return;
            }
            //核对
            while (!CODE.equals("A")) {
                //暗号不对，就进入等待
                conditionA.await();
            }
            System.out.println("A, count" + COUNT_NUM);
            //改暗号，通知B
            CODE = "B";
            COUNT_NUM = COUNT_NUM + 1;
            conditionB.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void printB() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {

            if (COUNT_NUM >= 100) {
                IS_INTERRUPT = true;
                return;
            }

            while (!CODE.equals("B")) {
                conditionB.await();
            }

            System.out.println("B, count" + COUNT_NUM);
            //改暗号，通知C
            CODE = "C";
            COUNT_NUM = COUNT_NUM + 1;

            conditionC.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }

    public static void printC() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {

            if (COUNT_NUM >= 100) {
                IS_INTERRUPT = true;
                return;
            }

            while (!CODE.equals("C")) {
                conditionC.await();
            }

            System.out.println("C, count" + COUNT_NUM);
            //改暗号，通知A
            CODE = "A";
            COUNT_NUM = COUNT_NUM + 1;
            conditionA.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }

}

可能看到这里，有些初学者会心有疑惑，因为他没了解过 ReentrantLock、Lock 、Condition ，就觉得这个看了不踏实。

没事的，其实只是为了给大家实打实分析思路，用synchronized 配合 wait() 和 notifyAll 也是一样的。

notifyAll 大不了就全部通知唤醒，然后自己核对暗号再进入等待。

示例，上代码：

public class DoTest1 {
    private volatile int COUNT_NUM = 1;
    private volatile String CODE = "A";
    private static int oneTimes = 34;
    private static int othersTimes = 33;

    void onePrint() {
        synchronized (this) {
            while(!CODE.equals("A")) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + COUNT_NUM);
            COUNT_NUM++;
            CODE = "B";
            notifyAll();
        }
    }
    void twoPrint() {
        synchronized (this) {
            while(!CODE.equals("B")) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + COUNT_NUM);
            COUNT_NUM++;
            CODE = "C";
            notifyAll();
        }
    }
    void threePrint() {
        synchronized (this) {
            while(!CODE.equals("C")) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + COUNT_NUM);
            COUNT_NUM++;
            CODE = "A";
            notifyAll();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        DoTest1 printNumber = new DoTest1();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < oneTimes; i++) {
                printNumber.onePrint();
            }
        },"线程A").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < othersTimes; i++) {
                printNumber.twoPrint();
            }
        },"线程B").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < othersTimes; i++) {
                printNumber.threePrint();
            }
        },"线程C").start();
    }
}

代码简析：

看看效果:

好了，该篇就到这吧。

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