头条面试题之实现两个线程轮流打印字符串

Posted 2020-12-29 darrenchan

在面试头条的时候，有一个很有意思的题目，利用两个线程交替打印一个字符串，这里主要就是对多线程中wait/notify的应用，特此记录。

对于wait()和notify()的理解，还是要从jdk官方文档中开始，在Object类方法中有：

void notify() 
Wakes up a single thread that is waiting on this object’s monitor. 
译：唤醒在此对象监视器上等待的单个线程

void notifyAll() 
Wakes up all threads that are waiting on this object’s monitor. 
译：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程

void wait( ) 
Causes the current thread to wait until another thread invokes the notify() method or the notifyAll( ) method for this object. 
译：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的notify( ) 方法或 notifyAll( ) 方法

void wait(long timeout) 
Causes the current thread to wait until either another thread invokes the notify( ) method or the notifyAll( ) method for this object, or a specified amount of time has elapsed. 
译：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者指定的时间过完。

void wait(long timeout, int nanos) 
Causes the current thread to wait until another thread invokes the notify( ) method or the notifyAll( ) method for this object, or some other thread interrupts the current thread, or a certain amount of real time has elapsed. 
译：导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的notify( ) 方法或 notifyAll( ) 方法，或者其他线程打断了当前线程，或者指定的时间过完。

上面是官方文档的简介，下面我们根据官方文档总结一下：

• wait( )，notify( )，notifyAll( )都不属于Thread类，而是属于Object基础类，也就是每个对象都有wait( )，notify( )，notifyAll( ) 的功能，因为每个对象都有锁，锁是每个对象的基础，当然操作锁的方法也是最基础了。

• 当需要调用以上的方法的时候，一定要对竞争资源进行加锁，如果不加锁的话，则会报 IllegalMonitorStateException 异常

• 当想要调用wait( )进行线程等待时，必须要取得这个锁对象的控制权（对象监视器），一般是放到synchronized(obj)代码中。

• 在while循环里而不是if语句下使用wait，这样，会在线程暂停恢复后都检查wait的条件，并在条件实际上并未改变的情况下处理唤醒通知

• 调用obj.wait( )释放了obj的锁，否则其他线程也无法获得obj的锁，也就无法在synchronized(obj){ obj.notify() } 代码段内唤醒A。

• notify( )方法只会通知等待队列中的第一个相关线程（不会通知优先级比较高的线程）

• notifyAll( )通知所有等待该竞争资源的线程（也不会按照线程的优先级来执行）

• 假设有三个线程执行了obj.wait( )，那么obj.notifyAll( )则能全部唤醒tread1，thread2，thread3，但是要继续执行obj.wait（）的下一条语句，必须获得obj锁，因此，tread1，thread2，thread3只有一个有机会获得锁继续执行，例如tread1，其余的需要等待thread1释放obj锁之后才能继续执行。

• 当调用obj.notify/notifyAll后，调用线程依旧持有obj锁，因此，thread1，thread2，thread3虽被唤醒，但是仍无法获得obj锁。直到调用线程退出synchronized块，释放obj锁后，thread1，thread2，thread3中的一个才有机会获得锁继续执行。

下面针对我们这道题，进行代码解释：

package com.darrenchan;

/**
 * Created by chenchi on 2018/8/15.
 */
public class ThreadSynchronized {
    private static String str = "我爱北京天安门";
    private static int index;
    private static boolean flag = true;

    static class A implements Runnable{

        @Override public void run() {
            synchronized (str){
                while(index < str.length()){
                    if(flag) {
                        System.out.println(Thread.currentThread() +":"+ str.charAt(index));
                        index++;
                        flag = false;
                        str.notify();
                    } else {
                        try {
                            str.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    static class B implements Runnable{

        @Override public void run() {
            synchronized (str){
                while(index < str.length()){
                    if(!flag) {
                        System.out.println(Thread.currentThread() +":"+ str.charAt(index));
                        index++;
                        flag = true;
                        str.notify();
                    } else {
                        try {
                            str.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new A()).start();
        new Thread(new B()).start();
    }
}

一定注意竞态条件即可，运行结果如下：

 

参考：https://blog.csdn.net/jianiuqi/article/details/53448849