使用多线程 Java 的 Hello World

Question

我很想了解如何使用关键字：等待、通知/全部、同步，所以我决定尝试一个简单的示例。基本上我要做的是创建两个要打印字符串的线程。第一个线程有字符串“Hello”，而第二个线程有字符串“World”。

我想要达到的输出如下： 你好 世界 你好 世界 你好 世界 ...

这是我目前写的代码，但现在的输出是： 你好 你好 你好 ... 世界 世界 世界 ...

错误在哪里？谢谢你。 :)

代码如下：

class MyThread implements Runnable {
    private SimpleSyncThread sync;
    private String s;

    public MyThread(SimpleSyncThread sync, String s) {
        this.sync = sync;
        this.s = s;
    }

    public static void pause(long time) {
        try {Thread.sleep(time); }
        catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (sync) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                sync.print(s);
            }
        }
    }
}

public class SimpleSyncThread {

    public void print(String s) {
        System.out.println(s);
        MyThread.pause(200);
    }

    public static void main(String[] args) {
        SimpleSyncThread sync = new SimpleSyncThread();
        MyThread st1 = new MyThread(sync, "Hello");
        MyThread st2 = new MyThread(sync, "World");

        Thread t1 = new Thread(st1);
        Thread t2 = new Thread(st2);

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

Answer 1

您在此处持有锁，因此一次只能打印一个进程

   synchronized (sync) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sync.print(s);
        }
    }

您可以暂时释放锁，而不是这样做

   synchronized (sync) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sync.print(s);
            // I have done my bit, wake other threads.
            sync.notifyAll();
            try {
                // give up the lock and let another thread run.
                sync.wait(10);
            } catch(InterruptedException ie) {
                throw new AssertionError(ie);
            }
        }
    }

---

您可能想到的就是我所说的乒乓球测试。您不会在实际程序中这样做，但这种模式是一个有用的微基准。

public class PingPongMain {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        boolean[] next = {false};
        AtomicInteger count = new AtomicInteger();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            try {
                synchronized (next) {
                    for(;;) {
                        // handle spurious wake ups.
                        while (next[0])
                            next.wait();

                        System.out.println("ping");

                        // state change before notify
                        next[0] = true;
                        next.notifyAll();
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                // expected
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                synchronized (next) {
                    for(;;) {
                        // handle spurious wake ups.
                        while (!next[0])
                            next.wait();

                        System.out.println("pong");

                        // state change before notify
                        next[0] = false;
                        next.notifyAll();

                        count.incrementAndGet();
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                // expected
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        Thread.sleep(5000);
        t1.interrupt();
        t2.interrupt();
        System.out.println("Ping ponged " + count + " times in 5 seconds");

    }
}

打印

ping
pong
ping
pong
.. deleted ...
Ping ponged 323596 times in 5 seconds

Answer 2

我猜你想模拟一个有两个独立线程访问同一资源的作业：例如System.out，但睡眠部分可能会同时运行。

在您的模拟中，您不应该将暂停放在同步块内：

public class SimpleSyncThread {

    public void print(String s) {
        synchronized(this){
           System.out.println(s);
        }
        MyThread.pause(200);
    }

在运行函数中，你不再需要同步了：

public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sync.print(s);
        }
}

现在，您将收到“Hello World Hello World”，或者可能是“Hello World World Hello”。

Answer 3

你举了一个难度不小的例子：java中通过wait和notify的基本同步旨在同步consumer-producer范式：有一些生产者线程和一些消费者线程。每个生产者无需等待即可完成其工作，然后唤醒（通知）正在等待通知的消费者线程。即使可运行类同时是消费者和生产者，该方案也可以使用。但是通信总是单向的：

   producer -> consumer

相反，您尝试做的是双向替代线程通信：

   producer -> consumer -> producer -> consumer ...

我认为你需要一种更复杂的方式来传达你的线程：一个令牌管理器，一个包含从 0 到 N 的整数令牌的类，并旋转它：

public class TokenManager
{
    private final int maxTokens;

    private int token;

    public TokenManager(int maxTokens, int initialToken)
    {
        super();
        this.maxTokens=maxTokens;
        this.token=initialToken % this.maxTokens;
    }

    public int getToken()
    {
        return this.token;
    }

    public void nextToken()
    {
        this.token=++this.token % this.maxTokens;
    }
}

然后是一个可运行的类，它接收一个 TokenManager 并使用它进行同步：

public class MyRunnable implements Runnable
{
    private final String text;

    private final TokenManager token;

    // Identifier token value for this object.
    private final int id;

    public MyRunnable(int id, String text, TokenManager token)
    {
        super();
        this.id=id;
        this.text=text;
        this.token=token;
    }

    @Override
    public void run()
    {
        try
        {
            for (int i=0; i < 10; i++)
            {
                synchronized (this.token)
                {
                    // Wait until the TokenManager token is equal to the id of this object:
                    while (this.token.getToken() != this.id)
                    {
                        this.token.wait();
                    }

                    // Now it's our turn to print:
                    System.out.printf("%d: %s\n", i, this.text);
                    this.token.nextToken();

                    // Ask the TokenManager to progress to the next token:
                    this.token.notifyAll();
                }
            }
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            throw new Error(e);
        }
    }
}

public static void main(String[] args)
{
    // Instantiate the TokenManager for a specified number of threads:
    TokenManager token=new TokenManager(2, 0);

    // Instantiate and start the thread with id=0:
    new Thread(new MyRunnable(0, "Hello", token)).start();
    // Instantiate and start the thread with id=1:
    new Thread(new MyRunnable(1, "World", token)).start();
}

通过这种方式，主要方法通过将 ID 分配给实例化线程（按升序）来决定激活顺序。而且，如果您想要一种新类型的线程，您只需将 3 传递给 TokenManager（而不是 2）并使用正确的 ID 启动一个新线程：

    new Thread(new MyRunnable(2, "I'm here", token)).start();

备注（感谢Andy Brown）：

• 令牌 ID 必须按顺序给出，不得有间隔。
• 可能有多个线程具有相同的令牌 ID。在这种情况下，他们将在轮到他们时被随机处决。