java面试题：多线程交替打印数字

面试题：多线程交替打印数字

代码概述

这个Java程序使用了三个线程（t1, t2, t3）和三个信号量（first, second, third）来实现交替打印数字1、2、3的功能。每个线程负责打印一个数字，并通过信号量来控制线程的执行顺序。

代码结构

1. 信号量初始化：

   • first, second, third 三个信号量分别用于控制三个线程的执行顺序。
   • 初始时，first信号量的许可数为0，表示t1线程需要等待。

2. 线程定义：

   • t1线程：打印数字1，然后唤醒t2线程，并使自己进入等待状态。
   • t2线程：等待t1线程的唤醒信号，打印数字2，然后唤醒t3线程。
   • t3线程：等待t2线程的唤醒信号，打印数字3，然后唤醒t1线程。

3. 线程启动：

   • 三个线程依次启动，开始执行各自的逻辑。

代码实现

package threadQuestion;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class AlternativePrintPlus {
    public static void main(String[] args) {
        final Semaphore first = new Semaphore(0);
        final Semaphore second = new Semaphore(0);
        final Semaphore third = new Semaphore(0);

        final Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (; ; ) {
                try {
                    System.out.println('1');
                    Thread.sleep(1000);
                    second.release(); // 唤醒线程2
                    first.acquire(); // 当前线程休眠
                } catch (InterruptedException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
        }, "Print 1");

        final Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (; ; ) {
                try {
                    second.acquire(); // 当前线程休眠
                    System.out.println('2');
                    Thread.sleep(1000);
                    third.release(); // 唤醒线程3
                } catch (InterruptedException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
        }, "Print 2");

        final Thread t3 = new Thread(() -> {
            for (; ; ) {
                try {
                    third.acquire(); // 当前线程休眠
                    System.out.println('3');
                    Thread.sleep(1000);
                    first.release(); // 唤醒线程1
                } catch (InterruptedException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
        }, "Print 3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

Mermaid 图示

以下是使用Mermaid绘制的线程执行顺序图：

线程1 线程2 线程3 打印1并唤醒t2 打印2并唤醒t3 打印3并唤醒t1 打印1并唤醒t2 打印2并唤醒t3 打印3并唤醒t1 循环执行 线程1 线程2 线程3

运行结果

解释

• t1 打印数字1后，释放second信号量，唤醒t2，然后t1自己进入等待状态。
• t2 被唤醒后，打印数字2，释放third信号量，唤醒t3，然后t2自己进入等待状态。
• t3 被唤醒后，打印数字3，释放first信号量，唤醒t1，然后t3自己进入等待状态。
• 这个过程会无限循环下去，实现三个线程交替打印数字1、2、3的功能。

总结

通过使用信号量，我们可以精确控制多个线程的执行顺序，实现复杂的线程同步逻辑。这个例子展示了如何使用信号量来实现三个线程的交替执行。