Java中多个线程交替循环执行

有些时候面试官经常会问，两个线程怎么交替执行呀，如果是三个线程，又怎么交替执行呀，这种问题一般人还真不一定能回答上来。多线程这块如果理解的不好，学起来是很吃力的，更别说面试了。下面我们就来剖析一下怎么实现多个线程顺序输出。

两个线程循环交替打印

//首先我们来看一种比较简单的方式
public class ThreadCq {
	
	public static void main(String[] args) {
		 Stack<Integer> stack = new Stack<>();
		 for(int i=1;i<100;i++) {
			 stack.add(i);
		 }
		 Draw draw = new Draw(stack);
		 new Thread(draw).start();
		 new Thread(draw).start();
	}
}

class Draw implements Runnable{
	
	private Stack<Integer> stack;
	public Draw(Stack<Integer> stack) {
		this.stack = stack;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		while(!stack.isEmpty()) {
			synchronized (this) {
				notify();
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+stack.pop());
				try {
					wait();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}
}

这种方式是用Condition对象来完成的：

public class ThreadCq3 {

	//声明一个锁
	static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

	public static void main(String[] args) {
		
		//创建两个Condition对象
		Condition c1 = lock.newCondition();
		Condition c2 = lock.newCondition();
		Stack<Integer> stack = new Stack<>();
		for (int i = 0; i <= 100; i++) {
			stack.add(i);
		}

		new Thread(() -> {
			try {
				Thread.sleep(500);
			} catch (InterruptedException e1) {
				e1.printStackTrace();
			}
			while (true) {
				lock.lock();
				// 打印偶数
				try {
					if (stack.peek() % 2 != 0) {
						c1.await();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-----" + stack.pop());
					c2.signal();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				} finally {
					lock.unlock();
				}
			}
		}).start();

		
		new Thread(() -> {
			while (true) {
				try {
					Thread.sleep(500);
				} catch (InterruptedException e1) {
					e1.printStackTrace();
				}
				lock.lock();
				try {
					// 打印奇数
					if (stack.peek() % 2 != 1) {
						c2.await();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-----" + stack.pop());
					c1.signal();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				} finally {
					lock.unlock();
				}
			}
		}).start();
	}
}

这种方式是通过Semaphore来实现的：

public class ThreadCq4 {

	//利用信号量来限制
	private static Semaphore s1 = new Semaphore(1);
	private static Semaphore s2 = new Semaphore(1);

	public static void main(String[] args) {
		
		try {
			//首先调用s2为 acquire状态
			s1.acquire();
//			s2.acquire();  调用s1或者s2先占有一个
		} catch (InterruptedException e1) {
			e1.printStackTrace();
		}
		
		new Thread(()->{
			while(true) {
				try {
					s1.acquire();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				try {
					Thread.sleep(500);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println("A");
				s2.release();
			}
		}).start();
		
		new Thread(()->{
			while(true) {
				try {
					s2.acquire();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				try {
					Thread.sleep(500);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println("B");
				s1.release();
			}
		}).start();
	}
}

上面就是三种比较常用的，最常用的要属第一种和第二种。

三个线程交替打印输出

上面我们看了两个线程依次输出的实例，这里我们来看看三个线程如何做呢。

public class LockCond {

	private static int count = 0;
	private static Lock lock = new ReentrantLock();
	
	
	public static void main(String[] args) {
		Condition c1 = lock.newCondition();
		Condition c2 = lock.newCondition();
		Condition c3 = lock.newCondition();
		
		new Thread(()->{
			while(true) {
				lock.lock();
				try {
					while(count %3 != 0) {
						//刚开始count为0  0%3=0 所以此线程执行  执行完之后 唤醒现成2，由于此时count已经进行了++，所有while成立，c1进入等待状态，其他两个也一样
						c1.await();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"========:A");
					count++;
					//唤醒线程2
					c2.signal(); 
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				} finally {
					lock.unlock();
				}
			}
		}) .start();
		
		new Thread(()->{
			while(true) {
				lock.lock();
				try {
					while(count %3 != 1) {
						c2.await();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"========:B");
					count++;
					//唤醒线程3
					c3.signal();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				} finally {
					lock.unlock();
				}
			}
		}) .start();
		
		new Thread(()->{
			while(true) {
				lock.lock();
				try {
					while(count %3 != 2) {
						c3.await();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"========:C");
					count++;
					//唤醒线程1
					c1.signal();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				} finally {
					lock.unlock();
				}
			}
		}) .start();
	}
	
}

三个线程的也可以写三种，这里写一种就行了，写法和上面两个线程的都一样。大家可以自己试一下。

Condition介绍

我们在没有学习Lock之前，使用的最多的同步方式应该是synchronized关键字来实现同步方式了。配合Object的wait()、notify()系列方法可以实现等待/通知模式。Condition接口也提供了类似Object的监视器方法，与Lock配合可以实现等待/通知模式，但是这两者在使用方式以及功能特性上还是有差别的。Object和Condition接口的一些对比。摘自《Java并发编程的艺术》

Condition接口常用方法

        condition可以通俗的理解为条件队列。当一个线程在调用了await方法以后，直到线程等待的某个条件为真的时候才会被唤醒。这种方式为线程提供了更加简单的等待/通知模式。Condition必须要配合锁一起使用，因为对共享状态变量的访问发生在多线程环境下。一个Condition的实例必须与一个Lock绑定，因此Condition一般都是作为Lock的内部实现。

1. await() ：造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。

2. await(long time, TimeUnit unit) ：造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。

3. awaitNanos(long nanosTimeout) ：造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。返回值表示剩余时间，如果在nanosTimesout之前唤醒，那么返回值 = nanosTimeout - 消耗时间，如果返回值 <= 0 ,则可以认定它已经超时了。

4. awaitUninterruptibly() ：造成当前线程在接到信号之前一直处于等待状态。【注意：该方法对中断不敏感】。

5. awaitUntil(Date deadline) ：造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定最后期限之前一直处于等待状态。如果没有到指定时间就被通知，则返回true，否则表示到了指定时间，返回返回false。

6. signal() ：唤醒一个等待线程。该线程从等待方法返回前必须获得与Condition相关的锁。

7. signal()All ：唤醒所有等待线程。能够从等待方法返回的线程必须获得与Condition相关的锁。

Semaphore介绍

Semaphore 是 synchronized 的加强版，作用是控制线程的并发数量。就这一点而言，单纯的synchronized 关键字是实现不了的。他可以保证某一个资源在一段区间内有多少给线程可以去访问。

从源码我们可以看出来，它new了一个静态内部类，继承Sync接口。他同时也提供了一些构造方法

比如说通过这个构造方法可以创建一个是否公平的Semaphore类。关于公平锁和非公平锁大家可以看我的另外一篇文章。

关于这块更多的了解可以看我其他的文章去了解。

有问题可以在下面评论，技术问题可以私聊我。