java怎么实现两个线程按顺序交替输出1-100

这篇文章主要讲解了“java怎么实现两个线程按顺序交替输出1-100”，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习“java怎么实现两个线程按顺序交替输出1-100”吧！

解法一

有了上面的思路，你肯定能快速写出以下代码：

public class PrintNumber extends Thread {
    private static int cnt = 0;
    private int id;  // 线程编号 
    public PrintNumber(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (cnt < 100) {
            while (cnt%2 == id) {
                cnt++;
                System.out.println("thread_" + id + " num:" + cnt);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread0 = new PrintNumber(0);
        Thread thread1 = new PrintNumber(1);
        thread0.start();
        thread1.start();
    }
}

但当你实际运行后会发现！！！

thread_0 num:1
thread_0 num:3
thread_1 num:3
thread_1 num:5
thread_1 num:6
thread_0 num:5
thread_0 num:8
thread_0 num:9
thread_1 num:8
thread_0 num:11
thread_1 num:11
.........

不仅顺序不对，还有重复和丢失！问题在哪？回到代码中cnt++; System.out.println("thread_" + id + " num:" + cnt); 这两行，它主要包含两个动作，cnt++和输出，当cnt++执行完成后可能就已经触发了另一个线程的输出。简化下执行流程，每个时刻JVM有4个动作要执行。

1. thread_0 cnt++

2. thread_0 print

3. thread_1 cnt++

4. thread_1 print 根据Java as-if-serial语义，jvm只保证单线程内的有序性，不保证多线程之间的有序性，所以上面4个步骤的执行次序可能是 1 2 3 4，也可能是1 3 2 4，更可能是1 3 4 2，对于上面的代码而言就是最终次序可能会发生变化。另外，cnt++ 可以拆解为两行底层指令，tmp = cnt + 1; cnt = tmp，当两个线程同时执行上述指令时就会面临和1 2 3 4步骤同样的问题，…… 没错，多线程下的行为，和你女朋友的心思一样难以琢磨。 如何解决这个问题？解决方案本质上都是保证代码执行顺和我们预期的一样就行，正确的解法一和后面几个解法本质上都是同样的原理，只是实现方式不一样。

解法一正确的代码如下：

public class PrintNumber extends Thread {
    private static AtomicInteger cnt = new AtomicInteger();
    private int id;
    public PrintNumber(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (cnt.get() <= 100) {
            while (cnt.get()%2 == id) {
                System.out.println("thread_" + id + " num:" + cnt.get());
                cnt.incrementAndGet();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread0 = new PrintNumber(0);
        Thread thread1 = new PrintNumber(1);
        thread0.start();
        thread1.start();
    }
}

上面代码通过AtomicInteger的incrementAndGet方法将cnt++的操作变成了一个原子操作，避免了多线程同时操作cnt导致的数据错误，另外，while (cnt.get()%2 == id也能保证只有单个线程才能进入while循环里执行，只有当前线程执行完inc后，下一个线程才能执行print，所以这个代码是可以满足我们交替输出的需求的。 但是，这种方法很难驾驭，如果说我吧run函数写成下面这样：

    @Override
    public void run() {
        while (cnt.get() <= 100) {
            while (cnt.get()%2 == id) {
                cnt.incrementAndGet();
                System.out.println("thread_" + id + " num:" + cnt.get());
            }
        }
    }

只需要把print和cnt.incrementAndGet()换个位置，结果就完全不一样了，先inc可能导致在print执行前下一个线程就进入执行改变了cnt的值，导致结果错误。另外这种方法其实也不是严格正确的，如果不是print而是其他类似的场景，可能会出问题，所以这种写法强烈不推荐。

解法二

事实上，我们只需要cnt++和print同时只有一个线程在执行就行了，所以我们可以简单将方法一中错误的方案加上synchronized即可，代码如下：

public class PrintNumber extends Thread {
    private static int cnt = 0;
    private int id;  // 线程编号
    public PrintNumber(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (cnt <= 100) {
            while (cnt%2 == id) {
                synchronized (PrintNumber.class) {
                    cnt++;
                    System.out.println("thread_" + id + " num:" + cnt);
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread0 = new PrintNumber(0);
        Thread thread1 = new PrintNumber(1);
        thread0.start();
        thread1.start();
    }
}

这里我用了synchronized关键词将cnt++和print包装成了一个同步代码块，可以保证只有一个线程可以执行。这里不知道有没有人会问，cnt需不需要声明为volatile，我的回答是不需要，因为synchronized可以保证可见性。

大家有没有发现，我上面代码中一直都用了while (cnt.get()%2 == id)来判断cnt是否是自己要输出的数字，这就好比两个小孩轮流报数，每个小孩都要耗费精力时不时看看是否到自己了，然后选择是否报数，这样显然太低效了。能不能两个小孩之间相互通知，一个小孩报完就通知下另一个小孩，然后自己休息，这样明显对双方来说损耗的精力就少了很多。如果我们代码能有类似的机制，这里就能损耗更少的无用功，提高性能。

这就得依赖于java的wait和notify机制，当一个线程执行完自己的工作，然后唤醒另一个线程，自己去休眠，这样每个线程就不用忙等。代码改造如下，这里我直接去掉了while (cnt.get()%2 == id)。

    @Override
    public void run() {
        while (cnt <= 100) {
            synchronized (PrintNumber.class) {
                cnt++;
                System.out.println("thread_" + id + " num:" + cnt);
                PrintNumber.class.notify();
                try {
                    PrintNumber.class.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

解法三

能用synchronized的地方就能用ReentrantLock，所以解法三和解法二本质上是一样的，就是把synchronized换成了lock而已，然后把wait和notify换成Condition的signal和await，改造后的代码如下：

public class PrintNumber extends Thread {
    private static Lock lock = new ReentrantLock();
    private static Condition condition = lock.newCondition();
    private int id;
    private static int cnt = 0;
    public PrintNumber(int id) {
        this.id = id;
    }

    private static void print(int id) {

    }

    @Override
    public void run() {
        while (cnt <= 100) {
            lock.lock();
            System.out.println("thread_" + id + " num:" + cnt);
            cnt++;
            condition.signal();
            try {
                condition.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread0 = new PrintNumber(0);
        Thread thread1 = new PrintNumber(1);
        thread0.start();
        thread1.start();
    }
}

感谢各位的阅读，以上就是“java怎么实现两个线程按顺序交替输出1-100”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对java怎么实现两个线程按顺序交替输出1-100这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是亿速云，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！