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问题:如何实现三个线程交替循环打印?

示例:线程1打印A,线程2打印B,线程3打印C,要求交替打印,并且可以循环打印。
输出结果类似:ABCABCABC

这道题的难度是五颗星,在面试中也会经常遇到,如果是第一次见到这道题,很难在短时间内想出合理的解决方案。
如果只要求交替打印一次的话,实现比较简单,可以用Thread.join()方法,一个线程等待另一个线程执行完成。
现在要求循环打印,就涉及线程间通信,必须要用到锁,一把锁肯定不够。例如线程1释放锁之后,线程2和线程3都可能获取到锁,是随机的,现在要求必须是线程2获取到锁,所以需要三把锁。

执行过程:
线程1获取A锁,打印A,释放B锁;
线程2获取B锁,打印B,释放C锁;
线程3获取C锁,打印C,释放A锁;
循环执行;

可以用Synchronized或者ReentrantLock实现,不过它们不能控制线程启动后的执行顺序。因为三个线程启动后,都等待CPU调度执行,而CPU调度的顺序又是随机的,所以不能保证线程1先执行。

有个可以控制线程启动后执行顺序,又简单的实现方式,就是用Semaphore(信号量),它可以控制共享资源的访问个数。

使用方式:

  1. 初始化的时候,指定共享资源的个数

    // 初始化一个资源
    Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
  2. 获取资源,获取资源后,semaphore资源个数减1,变成0,其他线程再获取资源的时候就会阻塞等待
semaphore.acquire();
  1. 释放资源,semaphore资源个数加1,其他阻塞的线程就可以获取到资源了
semaphore.release();

代码实现:

/**
 * @author yideng
 * @apiNote 三个线程循环打印
 */
public class CirclePrint {

    static class ThreadDemo extends Thread {

        private Semaphore current;
        private Semaphore next;
        private String name;

        /**
         * 构造方法
         * @param current 要获取的当前锁
         * @param next    要释放的下一把锁
         * @param name    打印内容
         */
        public ThreadDemo(Semaphore current, Semaphore next, String name) {
            this.current = current;
            this.next = next;
            this.name = name;
        }

        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    // 获取当前锁,然后打印
                    current.acquire();
                    System.out.print(name);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 释放下一把锁
                next.release();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 初始化三把锁,只有A锁是可用的
        Semaphore A = new Semaphore(1);
        Semaphore B = new Semaphore(0);
        Semaphore C = new Semaphore(0);

        // 创建并启动三个线程,线程1获取A锁,释放B锁
        new ThreadDemo(A, B, "A").start();
        // 线程2获取B锁,释放C锁
        new ThreadDemo(B, C, "B").start();
        // 线程3获取C锁,释放A锁
        new ThreadDemo(C, A, "C").start();
    }
}

输出结果:

ABCABCABCABCABC

你觉得怎么样?有更简单的解决方案吗?


一灯架构
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