Java多线程连续打印abc实现方法详解

一道编程题如下：

实例化三个线程，一个线程打印a，一个线程打印b，一个线程打印c，三个线程同时执行，要求打印出10个连着的abc。

题目分析：

通过题意我们可以得出，本题需要我们使用三个线程，三个线程分别会打印6次字符，关键是如何保证顺序一定是abc...呢。所以此题需要同步机制来解决问题！

令打印字符A的线程为ThreadA，打印B的ThreadB，打印C的为ThreadC。问题为三线程间的同步唤醒操作，主要的目的就是使程序按ThreadA->ThreadB->ThreadC->ThreadA循环执行三个线程，因此本人整理出了三种方式来解决此问题。

一、通过两个锁(不推荐，可读性和安全性比较差)

package com.demo.test;

/**
 * 基于两个lock实现连续打印abcabc....
 * @author lixiaoxi
 *
 */
public class TwoLockPrinter implements Runnable {

  // 打印次数
  private static final int PRINT_COUNT = 10;
  // 前一个线程的打印锁
  private final Object fontLock;
  // 本线程的打印锁
  private final Object thisLock;
  // 打印字符
  private final char printChar;

  public TwoLockPrinter(Object fontLock, Object thisLock, char printChar) {
    this.fontLock = fontLock;
    this.thisLock = thisLock;
    this.printChar = printChar;
  }

  @Override
  public void run() {
    // 连续打印PRINT_COUNT次
    for (int i = 0; i < PRINT_COUNT; i++) {
      // 获取前一个线程的打印锁
      synchronized (fontLock) {
        // 获取本线程的打印锁
        synchronized (thisLock) {
          //打印字符
          System.out.print(printChar);
          // 通过本线程的打印锁唤醒后面的线程 
          // notify和notifyall均可,因为同一时刻只有一个线程在等待
          thisLock.notify();
        }
        // 不是最后一次则通过fontLock等待被唤醒
        // 必须要加判断，不然虽然能够打印10次，但10次后就会直接死锁
        if(i < PRINT_COUNT - 1){
          try {
            // 通过fontLock等待被唤醒
            fontLock.wait();
            
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
        
      }  
    }  
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 打印A线程的锁
    Object lockA = new Object();
    // 打印B线程的锁
    Object lockB = new Object();
    // 打印C线程的锁
    Object lockC = new Object();
    
    // 打印a的线程
    Thread threadA = new Thread(new TwoLockPrinter(lockC, lockA, 'A'));
    // 打印b的线程
    Thread threadB = new Thread(new TwoLockPrinter(lockA, lockB, 'B'));
    // 打印c的线程
    Thread threadC = new Thread(new TwoLockPrinter(lockB, lockC, 'C'));

    // 依次开启a b c线程
    threadA.start();
    Thread.sleep(100); // 确保按顺序A、B、C执行
    threadB.start();
    Thread.sleep(100);
    threadC.start();
    Thread.sleep(100);
  }

}

打印结果：

ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC

分析：

此解法为了为了确定唤醒、等待的顺序，每一个线程必须同时持有两个对象锁，才能继续执行。一个对象锁是fontLock，就是前一个线程所持有的对象锁，还有一个就是自身对象锁thisLock。主要的思想就是，为了控制执行的顺序，必须要先持有fontLock锁，也就是前一个线程要释放掉前一个线程自身的对象锁，当前线程再去申请自身对象锁，两者兼备时打印，之后首先调用thisLock.notify()释放自身对象锁，唤醒下一个等待线程，再调用fontLock.wait()释放prev对象锁，暂停当前线程，等待再次被唤醒后进入循环。运行上述代码，可以发现三个线程循环打印ABC，共10次。程序运行的主要过程就是A线程最先运行，持有C，A对象锁，后释放A锁，唤醒B。线程B等待A锁，再申请B锁，后打印B，再释放B锁，唤醒C，线程C等待B锁，再申请C锁，后打印C，再释放C锁，唤醒A。看起来似乎没什么问题，但如果你仔细想一下，就会发现有问题，就是初始条件，三个线程按照A，B，C的顺序来启动，按照前面的思考，A唤醒B，B唤醒C，C再唤醒A。但是这种假设依赖于JVM中线程调度、执行的顺序，所以需要手动控制他们三个的启动顺序，即Thread.Sleep(100)。

二、通过一个ReentrantLock和三个conditon实现(推荐，安全性，性能和可读性较高)

package com.demo.test;

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

/**
 * 基于一个ReentrantLock和三个conditon实现连续打印abcabc...
 * @author lixiaoxi
 *
 */
public class RcSyncPrinter implements Runnable{

  // 打印次数
  private static final int PRINT_COUNT = 10;
  // 打印锁
  private final ReentrantLock reentrantLock;
  // 本线程打印所需的condition
  private final Condition thisCondtion;
  // 下一个&O6&O6'/:3k{&7J3b{B;"Z>&7&O6j??B;/&O6_B;*_K/B;7Z4(`4(k/&O6K{jV_?/&O6V&O6Fr|3j4(驅4)4)й%4)й
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