JUC-Condition和Lock实践-线程按序交替执行

Posted 2020-11-10 美好的明天

编写一个程序，开启 3 个线程，这三个线程的 ID 分别为 A、B、C，每个线程将自己的 ID 在屏幕上打印 10 遍，要求输出的结果必须按顺序显示。
如：ABCABCABC…… 依次递归

这里只使用conditon和Lock组合使用，不考虑synchronized和wait的方式：

 

第一种方式：使用一个condition，跟while条件组合。

通过signalAll，每次执行完唤醒所有的线程。

每个线程唤醒后，是否阻塞通过while里面的变量值来决定：

package com.atguigu.juc;

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

/*
 * 编写一个程序，开启 3 个线程，这三个线程的 ID 分别为 A、B、C，每个线程将自己的 ID 在屏幕上打印 10 遍，要求输出的结果必须按顺序显示。
 *    如：ABCABCABC…… 依次递归
 */
public class TestABCAlternate {
    
    public static void main(String[] args) {
        AlternateDemo ad = new AlternateDemo();
        
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                
                //注意：各个线程的循环次数必须相等，否则当一个线程唤醒另一个Condition的时候，对应
                //唤醒锁所在的线程已经执行完了，此时就会一直等待，而其他没执行完的线程则一直阻塞。
                for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                    ad.loopA(i);
                }
                
            }
        }, "A").start();
        
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                
                for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                    ad.loopB(i);
                }
                
            }
        }, "B").start();
        
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                
                for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                    ad.loopC(i);
                    
                    System.out.println("-----------------------------------");
                }
            }
        }, "C").start();
    }
}

class AlternateDemo{
    
    private int number = 1; //当前正在执行线程的标记
    
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition(); 
    /**
     * @param totalLoop : 循环第几轮
     */
    public void loopA(int totalLoop){
        lock.lock();
        
        try {
            //1. 判断，如果number不为1，则该线程阻塞
            while(number != 1){
                condition.await();
            }
            //2. 打印
            for (int i = 1; i <= 1; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\\t" + i + "\\t" + totalLoop);
            }
            
            //3. 修改值来决定哪个线程能够下一个执行，并且唤醒所有的线程。
            number = 2;
            condition.signalAll();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    public void loopB(int totalLoop){
        lock.lock();
        try {
            //1. 判断
            while(number != 2){
                condition.await();
            }
            //2. 打印
            for (int i = 1; i <= 1; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\\t" + i + "\\t" + totalLoop);
            }            
            //3. 唤醒
            number = 3;
            condition.signalAll();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    public void loopC(int totalLoop){
        lock.lock();
        
        try {
            //1. 判断
            while(number != 3){
                condition.await();
            }
            //2. 打印
            for (int i = 1; i <= 1; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\\t" + i + "\\t" + totalLoop);
            }           
            //3. 唤醒
            number = 1;
            condition.signalAll();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }   
}

运行结果：

 

 

第二种方式：每个线程分配一个condition对象，与if组合。

1，通过conditionA.signal()来唤醒conditionA所wait的线程，这种方式可以指定唤醒哪个线程，以此来实现线程间通信。

所以不会出现唤醒其他错误的线程，而需要通过while循环判断的情况，只需要if即可。

2，定义一个变量的值，通过改变这个变量的值，来决定究竟当前线程是否进入等待。

 

例如，这里有三个线程，则需要三个condition对象，每个condition对象分别分配到不同的线程运算里面，进行await，signal等操作，

通过不同condition对象之间的相互通信，互相唤醒。

    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition1 = lock.newCondition();
    private Condition condition2 = lock.newCondition();
    private Condition condition3 = lock.newCondition();

实现代码：

package com.atguigu.juc;

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

/*
 * 编写一个程序，开启 3 个线程，这三个线程的 ID 分别为 A、B、C，每个线程将自己的 ID 在屏幕上打印 10 遍，要求输出的结果必须按顺序显示。
 *    如：ABCABCABC…… 依次递归
 */
public class TestABCAlternate {
    
    public static void main(String[] args) {
        AlternateDemo ad = new AlternateDemo();
        
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                
                //注意：各个线程的循环次数必须相等，否则当一个线程唤醒另一个Condition的时候，对应
                //唤醒锁所在的线程已经执行完了，此时就会一直等待，而其他没执行完的线程则一直阻塞。
                for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                    ad.loopA(i);
                }
                
            }
        }, "A").start();
        
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                
                for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                    ad.loopB(i);
                }
                
            }
        }, "B").start();
        
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                
                for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                    ad.loopC(i);
                    
                    System.out.println("-----------------------------------");
                }
                
            }
        }, "C").start();
    }

}

class AlternateDemo{
    
    private int number = 1; //当前正在执行线程的标记
    
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition1 = lock.newCondition();
    private Condition condition2 = lock.newCondition();
    private Condition condition3 = lock.newCondition();
    
    /**
     * @param totalLoop : 循环第几轮
     */
    public void loopA(int totalLoop){
        lock.lock();
        
        try {
            //1. 判断
            if(number != 1){
                condition1.await();
            }
            
            //2. 打印
            for (int i = 1; i <= 1; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\\t" + i + "\\t" + totalLoop);
            }
            
            //3. 修改number值，唤醒condition2的等待线程，使得condition2.await（）后面的代码继续执行
            number = 2;
            condition2.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    public void loopB(int totalLoop){
        lock.lock();
        
        try {
            //1. 判断
            if(number != 2){
                condition2.await();
            }
            
            //2. 打印
            for (int i = 1; i <= 1; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\\t" + i + "\\t" + totalLoop);
            }
            
            //3. 唤醒
            number = 3;
            condition3.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    public void loopC(int totalLoop){
        lock.lock();
        
        try {
            //1. 判断
            if(number != 3){
                condition3.await();
            }
            
            //2. 打印
            for (int i = 1; i <= 1; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\\t" + i + "\\t" + totalLoop);
            }
            
            //3. 唤醒
            number = 1;
            condition1.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

 执行结果：