多线程之切换输出

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这是我参与11月更文挑战的第7天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战

一、多线程简介

  • 基本的 概念 是同时对多个任务加以控制，就是同时执行多个任务，通过提高资源使用效率来提高系统的效率。
  • 多线程 目的 ：最大限度地利用CPU资源。
  • 多线程 优点 ：1.资源利用率更好。 2. 程序设计在某些情况下更简单。 3.程序响应更快。
  • 线程执行过程（图源于网络）

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二、实例解决方案解析（交替打印FooBar）

Question: 提供一个类如下，两个不同的线程将会共用一个 FooBar 实例。其中一个线程将会调用 foo() 方法，另一个线程将会调用 bar() 方法。请设计修改程序，以确保 “foobar” 被输出 n 次。

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csharp复制代码class FooBar {
  public void foo() {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
      print("foo");
    }
  }

  public void bar() {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
      print("bar");
    }
  }
}

1、使用 BlockingQueue

  • BlockingQueue (阻塞队列) : 一个支持两个附加操作的队列。一个线程生产对象，而另外一个线程消费这些对象。
  • 1、在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
  • 2、当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。
  • 应用场景：阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素。一个线程将会持续生产新对象并将其插入到队列之中，直到队列达到它所能容纳的临界点。也就是说，它是有限的。如果该阻塞队列到达了其临界点，负责生产的线程将会在往里边插入新对象时发生阻塞。它会一直处于阻塞之中，直到负责消费的线程从队列中拿走一个对象。
  • 题解以及注释：
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java复制代码public class FooBar {
    private int n;
    private BlockingQueue<Integer> bar = new LinkedBlockingQueue<>(1); // 最大容量为 1
    private BlockingQueue<Integer> foo = new LinkedBlockingQueue<>(1);
    public FooBar(int n) {
        this.n = n;
    }
    public void foo(Runnable printFoo) throws InterruptedException { // 可看作生产者
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            foo.put(i);    // 执行一次后，就达到了容量最大值，需要等待消费者消费。
            printFoo.run();
            bar.put(i);
        }
    }

    public void bar(Runnable printBar) throws InterruptedException { // 可看作消费者
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            bar.take();  // 必须在生产者生产后才能消费，消费完之后，又需要等待生产者下一次生产
            printBar.run();
            foo.take();
        }
    }
}

2、使用 Thread.yield() （自旋 + 让出CPU）

  • Thread.yield() 方法作用：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程（可以这么理解）。而 Thread.yield() 真正的作用是让当前正在运行的线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会,如下图（源于网络）。

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  • 题解以及注释：
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ini复制代码class FooBar {
    private int n;

    public FooBar5(int n) {
        this.n = n;
    }

    volatile boolean permitFoo = true;  // 设置标识
    volatile boolean permitBar = False;

    public void foo(Runnable printFoo) throws InterruptedException {     
        for (int i = 0; i < n; ) {
            if (permitFoo) {
        	printFoo.run();
            	i++;
            	permitFoo = false;   // 转换状态
                permitBar = true;
            } else {
                Thread.yield();     // 暂停当前线程，执行其他线程
            }
        }
    }

    public void bar(Runnable printBar) throws InterruptedException {       
        for (int i = 0; i < n; ) {
            if (permitBar) {
        	printBar.run();
        	i++;
        	permitFoo = true;    // 转换状态
                permitBar = false;
            } else {
                Thread.yield();     // 暂停当前线程，执行其他线程
            }
        }
    }
}

三、参考：

本文转载自: 掘金

开发者博客 – 和开发相关的 这里全都有

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