经典面试题——两个线程交替打印奇数和偶数

ゝ一世哀愁。 2021-10-15 15:17 374阅读 0赞

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## 前提 ##

今天下班时候和同事聊天偶然听到面试题“两个线程交替打印奇数和偶数”的实现，这里做一个复盘。

## 复盘 ##

场景一：线程A打印奇数，线程B打印偶数，线程A和线程B交替打印，使用对象监视器实现。

场景二：线程A打印奇数，线程B打印偶数，线程A和线程B交替打印，使用JDK提供的并发类库实现。

这两个场景中，场景一是一种比较古老的同步方式，本质由JVM实现；场景二是JDK1.5引入JUC包之后简化了并发编程的前提下的更简便的实现。下面针对两个场景做对应的实现。

### 场景一 ###

场景一中，线程A和线程B交替打印奇数和偶数，使用对象监视器实现，通俗来说：线程A或线程B只要有一者竞争锁成功，就打印++i，通知其他线程从等待集合中释放，然后自身线程加入等待集合并且释放锁即可。

public class OddEvenPrinter {
    
        private final Object monitor = new Object();
        private final int limit;
        private volatile int count;
    
        public OddEvenPrinter(int limit, int initCount) {
            this.limit = limit;
            this.count = initCount;
        }
    
        public void print() {
            synchronized (monitor) {
                while (count < limit) {
                    try {
                        System.out.println(String.format("线程[%s]打印数字:%d", Thread.currentThread().getName(), ++count));
                        monitor.notifyAll();
                        monitor.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        //ignore
                    }
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            OddEvenPrinter printer = new OddEvenPrinter(10, 0);
            Thread thread1 = new Thread(printer::print, "thread-1");
            Thread thread2 = new Thread(printer::print, "thread-2");
            thread1.start();
            thread2.start();
            Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
        }
    }

执行后的输出结果：

线程[thread-1]打印数字:1
    线程[thread-2]打印数字:2
    线程[thread-1]打印数字:3
    线程[thread-2]打印数字:4
    线程[thread-1]打印数字:5
    线程[thread-2]打印数字:6
    线程[thread-1]打印数字:7
    线程[thread-2]打印数字:8
    线程[thread-1]打印数字:9
    线程[thread-2]打印数字:10

### 场景二 ###

场景二中，如果需要使用JUC中提供的并发类库，可以考虑和对象监视器功能接近的可重入锁`ReentrantLock`。具体代码如下：

public class OddEvenPrinterEx {
    
        private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        private final Condition condition = lock.newCondition();
    
        private final int limit;
        private volatile int count;
    
        public OddEvenPrinterEx(int limit, int initCount) {
            this.limit = limit;
            this.count = initCount;
        }
    
        public void print()  {
            lock.lock();
            try {
               while (count < limit){
                   System.out.println(String.format("线程[%s]打印数字:%d", Thread.currentThread().getName(), ++count));
                   condition.signalAll();
                   try {
                       condition.await();
                   } catch (InterruptedException e) {
                       //ignore
                   }
               }
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            OddEvenPrinterEx printer = new OddEvenPrinterEx(10, 0);
            Thread thread1 = new Thread(printer::print, "thread-1");
            Thread thread2 = new Thread(printer::print, "thread-2");
            thread1.start();
            thread2.start();
            Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
        }
    }

执行后的输出结果：

线程[thread-2]打印数字:1
    线程[thread-1]打印数字:2
    线程[thread-2]打印数字:3
    线程[thread-1]打印数字:4
    线程[thread-2]打印数字:5
    线程[thread-1]打印数字:6
    线程[thread-2]打印数字:7
    线程[thread-1]打印数字:8
    线程[thread-2]打印数字:9
    线程[thread-1]打印数字:10

眼尖的可能看到这里是先由thread-2打印奇数，然后thread-1打印偶数，这个和同步器框架的等待队列以及同步队列的竞争有关。

## 小结 ##

这个问题有很多种解决思路，但是目前笔者没想到无锁实现方案。很多现成的(参考多个博客)方案里面都是使用各种多重同步或者加锁，其实意义是不大，实际上要理解对象监视器和同步器框架AQS的一些原理，那么实现起来自然比较简单。

## 写在最后 ##

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