【线程】wait()+notifyAll()实现多个线程交替遍历,输出ABCABC

背景

有三个线程,每个线程分别循环输出A、B、C,各线程循环10次,要求输出结果是ABCABCABC这样的

代码

java 复制代码
@Data
public class PrintThread extends Thread {
    private String string;               // 输出的字符串
    private int order;                   // 输出的顺序
    private static Object lock;          // 静态锁对象
    private static volatile int index = 0; // 共享的索引变量

    public PrintThread(String string, int order, Object lock) {
        this.string = string;
        this.order = order;
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            synchronized (lock) {  // 使用锁对象进行同步
                while (index % 3 != order) {  // 判断是否轮到当前线程输出
                    try {
                        lock.wait();  // 如果不是轮到当前线程输出,则释放锁并等待
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                try {
                    Thread.sleep(10);  // 模拟输出过程的耗时操作
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                index++;  // 修改索引变量,表示下一个线程可以输出了
                System.out.println(string);  // 输出字符串
                lock.notifyAll();  // 唤醒其他等待的线程
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Object lock = new Object();  // 创建锁对象
            PrintThread threadA = new PrintThread("A", 0, lock);  // 创建线程A
            PrintThread threadB = new PrintThread("B", 1, lock);  // 创建线程B
            PrintThread threadC = new PrintThread("C", 2, lock);  // 创建线程C
            threadA.start();  // 启动线程A
            threadB.start();  // 启动线程B
            threadC.start();  // 启动线程C
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

最后

实际会有这样的场景吗?下面举几个例子

1、假设在一个食堂,有很多人在排队打饭,每个人需要完成以下步骤:先拿餐具,然后拿菜,再拿饭,最后付钱。

2、多线程下载器。当我们下载一个大文件时,可以使用多个线程同时从不同的服务器上下载文件的不同部分,然后将这些部分合并成一个完整的文件。通过多个线程交替遍历不同的服务器,可以提高下载速度,加快文件的下载过程。

3、医院的门诊、机场的登机口、超市的收银台等等。

扩展

除了wait+notifyAll,还有其他的实现方式

  1. 使用CountDownLatchCountDownLatch是一个同步辅助类,可以用于控制一个或多个线程等待其他线程完成操作。它通过一个计数器来实现,线程调用await()方法等待计数器变为0,而其他线程调用countDown()方法来减少计数器的值。当计数器变为0时,等待的线程将被唤醒。

  2. 使用CyclicBarrierCyclicBarrier也是一个同步辅助类,可以用于多个线程之间的同步。它和CountDownLatch类似,都是通过计数器来实现线程的等待和唤醒。不同之处在于,CyclicBarrier的计数器可以重复使用,当计数器减为0时,所有等待的线程都会被唤醒,并且计数器会被重置为初始值。

  3. 使用SemaphoreSemaphore是一个计数信号量,可以用来控制同时访问某个资源的线程个数。它维护了一个许可证的计数器,线程可以通过acquire()方法获取许可证,如果计数器大于0,线程可以继续执行;如果计数器为0,线程将被阻塞。线程在使用完资源后,需要调用release()方法释放许可证,使得其他线程可以继续访问资源。

  4. 使用LockConditionLock是一个可重入的互斥锁,可以用来替代synchronized关键字实现线程的同步。Condition是与Lock相关联的条件对象,可以用来实现线程的等待和唤醒。线程可以通过调用await()方法等待条件满足,而其他线程可以通过调用signal()signalAll()方法来唤醒等待的线程。

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