线程同步 - 如何交替执行线程

Question

我一直在尝试使用 wait() 和 notify() 解决涉及线程通信的问题。基本上我有 2 个线程 T1 和 T2，我希望它们按以下顺序执行

T1、T2、T1、T2 .....我怎样才能做到这一点？

实际问题：有 2 个线程 T1 - 打印奇数（例如 1 - 100）和 T2 - 打印偶数（1 - 100）。现在，输出应该是 1, 2, 3, 4 , 5 , .... 100

Answer 1

您描述了生产者-消费者模式。

它是许多 Java 书籍中描述的 Java 实现，包括 M.Grand “Java 中的模式。第一卷”和 Naughton 和 Schildt 的“Java 2：完整参考”。

基本思想：两个线程都应该使用 1 个监视器（即它们的代码应该在 synchronized(monitor) {} 块内）。您还需要一些标志变量，它应该指示两个线程中的哪一个当前应该工作。

当你的一个线程在同步块内时，它应该检查标志变量是否轮到他来做这项工作。如果是，让它工作，然后更改标志值，然后通知所有等待线程。如果没有，那么它应该等待。

Answer 2

查看 java.util.concurrent 包，特别是 Exchanger

Answer 3

您正在尝试并行化多步骤流程，对吗？如果是这样，请参阅我的回答 here 以获取一种方法和一些工作代码来做到这一点。答案涉及一个ExecutorService（或两个）和一个或多个工作队列。

对于这种方法，您的处理需要能够适应 Runnable，以及用于处理的中间状态信息。 您将每个步骤作为Runnable 提供给ExecutorService，这将添加第二个 Runnable 以执行下一步。 这保持了执行顺序，但可以让您有效地运行尽可能多的线程你希望并行。

：编辑：

正如另一个人所建议的，如果您明确希望将处理限制为 2 个线程，则可以使用 Exchanger 库类。我更喜欢上述方法，因为它保持了执行顺序并允许您充分使用现代 4 核（和 8 核）系统。它还应该减少一点同步。

Answer 4

如果 T1 和 T2 是 Runnable 接口的 2 个不同实现，T1 是一个只打印奇数 (1,3,...) 的线程，而 T2 是一个打印偶数 (1,2...) 的线程..)，这可以通过在共享监视器上使用 wait() 和 notify() 方法来完成。重要的是每个线程在打印其值之前检查共享标志。以下代码有效；

//The shared monitor
public class Mutex {
public static boolean oddFlag;

}

//The Thread that is supposed to print Odd numbers (assuming an upper limit of 99)
public class OddPrinter implements Runnable {
private Mutex mutex;

public OddPrinter(Mutex mutex) {
    this.mutex = mutex;
}

public synchronized void run() {
    System.out.println("Started Thread: OddPrinter");
    int i;
    for(i=1; i<100; i+=2 ) {
        synchronized (mutex) {
            while(!Mutex.oddFlag) {
                try {
                    mutex.wait();
                } catch (InterruptedException ie) {
                    Thread.currentThread().interrupted();
                }
            }

            if(Mutex.oddFlag == true) {
                System.out.println("Print from OddPrinter: "+i);
                Mutex.oddFlag = false;
                mutex.notify();
            }


        }
    }
    System.out.println("Finished Thread: OddPrinter: "+i);
}

}

//The Thread that is supposed to print Odd numbers (assuming an upper limit of 98)
public class EvenPrinter implements Runnable {
private Mutex mutex;

public EvenPrinter(Mutex mutex) {
    this.mutex = mutex;
}

public synchronized void run() {
    System.out.println("Started Thread: EvenPrinter");
    int i;
    for(i=2; i<100; i+=2) {
        synchronized (mutex) {
            while(Mutex.oddFlag) {
                try {
                    mutex.wait();
                } catch (InterruptedException ie) {
                    Thread.currentThread().interrupted();
                }
            }

            if(!(Mutex.oddFlag == true)) {
                System.out.println("Print from EvenPrinter: "+i);
                Mutex.oddFlag = true;
                mutex.notify();
            }

        }
    }
    System.out.println("Finished Thread: EvenPrinter: "+i);
}

}

//The test harness that executes the threads
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class NumberPrinterTest {

public static void main(String[] args) throws Exception{
    ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);

    Mutex mutex = new Mutex();
    OddPrinter op = new OddPrinter(mutex);
    EvenPrinter ep = new EvenPrinter(mutex);
    Mutex.oddFlag = true;
    es.execute(op);
    es.execute(ep);

    if(null != es){
        es.shutdown();
        try {
            es.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupted();
        }
    }

}

}