如何优雅的让3个线程打印ABC
让3个线程依次打印ABC，是一个常见的问题，这是阿里和华为都有考过的面试题。比如题目描述如下：
编写一个程序，开启三个线程，这三个线程按照顺序依次打印ABC，每个字母打印10次后结束，最后结果如 ABCABCABC… 依次递推
这是一道经典的多线程编程面试题，首先吐槽一下，这道题的需求很是奇葩，先开启多线程，然后再串行打印 ABC，这不是吃饱了撑的吗？不过既然是道面试题，就不管这些了，其目的在于考察多线程编程基础。
这个题目肯定是要启动3个线程的，那怎么让这3个线程“协作”按顺序打印A、B、C呢？从大的方面来讲，这种“协作”可分为以下两种：
- 竞争型：每个线程都抢着去打印，如果发现不该自己打印，则准备下一轮抢。由于大家都是竞争的，因此需要用锁机制来保护。
- 协同型：当前线程线程打印之后通知下一个线程去打印，这种需要确认好第一个线程打印时机。由于是协同型的因此可以不用锁机制来保护，但是需要一个通知机制。
竞争型打印
多个线程竞争型打印，优势是代码简单易懂，劣势是线程争抢是CPU调度进行的，可能该某个线程打印时结果该线程迟迟未被CPU调度，结果其他线程被CPU调度到但是由于不能执行打印操作而继续争抢，造成CPU性能浪费。示例代码如下：
@AllArgsConstructor
public class DemoTask implements Runnable {
// 这里将lock对象换成 Lock(ReentrantLock) 进行lock/unlock也是可以的
private static final Object lock = new Object();
private static final int MAX = 30;
private static int current = 0;
private int index;
@Override
public void run() {
while (current < MAX) {
synchronized (lock) {
if ((current < MAX) && (current % 3 == index)) {
System.out.println((char) ('A' + current % 3));
current++;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
List<Thread> threadList = Arrays.asList(
new Thread(new DemoTask(0)),
new Thread(new DemoTask(1)),
new Thread(new DemoTask(2))
);
threadList.forEach(Thread::start);
}
}协同型打印
多个线程协同型打印，优势是各个线程使用“通知”机制进行协同分工，理论上执行效率较高，不过要使用对应的“通知”机制。关于如何“通知”，第一种是可使用Java对象的 wait/notify 或者Conditon对象的await/signal，第二种是以事件或者提交任务的方式（比如通过提交“待打印数字”这个任务给下一个线程）。
第一种方式网上对应的示例代码很多，就不在赘述。下面以第二种方式进行代码分析，打印完成之后，将待打印的数据塞给下一个线程，这样下一个线程就可以打印了，代码如下：
public static void main(String[] args) {
ThreadTask t1 = new ThreadTask();
ThreadTask t2 = new ThreadTask();
ThreadTask t3 = new ThreadTask();
t1.next = t2;
t2.next = t3;
t3.next = t1;
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t1.queue.add(0);
}
public static class ThreadTask extends Thread {
private static final Integer END = 30;
@Getter
private BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
private ThreadTask next;
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
while (true) {
Integer take = queue.take();
if (take >= END) {
break;
}
System.out.println((char) ('A' + take % 3));
next.queue.put(take + 1);
}
if (next.isAlive()) {
next.queue.put(END);
}
}
}代码中使用BlockingQueue队列，避免了 wait/notify 或者 await/signal，也能达到通知机制。注意，Java的阻塞队列是一个支持阻塞插入和移除方法的队列，阻塞队列常用于生产者和消费者场景，生产者是向队列中添加元素的线程，消费者是从队列中获取数据的线程。
阻塞队列主要包括两部分内容：一个是存放数据的容器，另一个就是线程的管理（阻塞/唤醒），前者可以基于Array或者LinkedList数据结构，后者借助于Lock/Condition来实现，也就是使用通知模式来实现的，具体可查看Lock/Condition资料。
腾讯云开发者
