详解使用synchronized解决三个线程依次轮流打印出75个数

原帖见：http://www.iteye.com/topic/1117703

问题描述：

一个关于线程的经典面试题，要求用三个线程，按顺序打印1,2,3,4,5.... 71,72,73,74, 75.

线程1先打印1,2,3,4,5, 然后是线程2打印6,7,8,9,10, 然后是线程3打印11,12,13,14,15. 接着再由线程1打印16,17,18,19,20....以此类推, 直到线程3打印到75。

 

直接上代码：

 

 package concurrent.test;


 /**
  * 要求创建三个线程，输出1-75，
  * 最开始第一个线程输出1-5，第二个输出6-10，第三个输出11-15
  * 接着再第一个线程输出16-20...就这样循环下去，直到打印出75个数
  * @author qiaoxueshi
  *
  */
 public class Print1to75 {
     static class Printer implements Runnable{
         static int num = 1; //开始数字
         static final int END = 75;
         int id;

         public Printer(int id) {
             this.id = id;
         }

         @Override
         public void run(){
             synchronized (Printer.class) {
                 while(num <= END){
                     if(num / 5 % 3 == id){ //如果是属于自己的数，依次打印出来五个
                         System.out.print(id + ":");
                         for(int i = 0; i < 5; i++){
                             System.out.print(num++ + ", ");
                         }
                         System.out.println();

                         Printer.class.notifyAll();//放弃CPU使用权，唤醒等待在Print.class队列上的的打印线程
                     }else{
                         try {
                             Printer.class.wait();//如果不属于自己的数，把当前线程挂在Printer.class这个对象的等待队列上（也是放弃CPU使用权），等待唤醒
                         } catch (InterruptedException e) {
                             System.out.println("id" + "被打断了");
                         }
                     }
                 }
             }
         }
     }


     public static void main(String[] args) {
         //下面可以不按0，1，2的顺序来,而且在两两中间随便sleep()，都会正确打印出来
         new Thread( new Printer(0)).start();
         new Thread( new Printer(1)).start();
         new Thread( new Printer(2)).start();
     }
 }

 

注释中说的也很明白，有问题欢迎大家讨论。

 

 

 

结果（运行了N次，结果都是一致的，请大家检验）：

 

 0:1, 2, 3, 4, 5,
 1:6, 7, 8, 9, 10,
 2:11, 12, 13, 14, 15,
 0:16, 17, 18, 19, 20,
 1:21, 22, 23, 24, 25,
 2:26, 27, 28, 29, 30,
 0:31, 32, 33, 34, 35,
 1:36, 37, 38, 39, 40,
 2:41, 42, 43, 44, 45,
 0:46, 47, 48, 49, 50,
 1:51, 52, 53, 54, 55,
 2:56, 57, 58, 59, 60,
 0:61, 62, 63, 64, 65,
 1:66, 67, 68, 69, 70,
 2:71, 72, 73, 74, 75,

 

 

注意第23行的synchronized (Printer.class) ，为什么是Printer.class，而不是this呢？

是因为Print.class也是一个对象，在当前JVM中是唯一的，它相当于一个“公证人”，三个线程竞争资源的时候都是从唯一的这个“公证人”手里拿到许可，才能进入synchronized体。

而如果是synchronized (this)的话，this也相当于一个“公证人”，那么三个线程各自有一个“公证人”，相当于各干各的，三个中间没有竞争关系，构不成同步。

 

可见只要是这三个的“公证人”是同一个家伙，就能保持同步，稍微修改一下代码，我们给三个线程传进去同一个“公证人”（其实就是一个普通的不能再普通的对象）：

 

 

 package concurrent.test;


 /**
  * 要求创建三个线程，输出1-75，
  * 最开始第一个线程输出1-5，第二个输出6-10，第三个输出11-15
  * 接着再第一个线程输出16-20...就这样循环下去，直到打印出75个数
  * @author qiaoxueshi
  *
  */
 public class Print1to75 {
     static class Printer implements Runnable{
         static int num = 1; //开始数字
         static final int END = 75;
         int id;
         Object o; //这就是三个线程的“公证人”，有点寒酸吧

         public Printer(int id, Object o) {
             this.id = id;
             this.o = o;
         }

         @Override
         public void run(){
             synchronized (o) {
                 while(num <= END){
                     if(num / 5 % 3 == id){ //如果是属于自己的数，依次打印出来五个
                         System.out.print(id + ":");
                         for(int i = 0; i < 5; i++){
                             System.out.print(num++ + ", ");
                         }
                         System.out.println();

                         o.notifyAll();//放弃CPU使用权，唤醒在o对象的等待队列上的线程
                     }else{
                         try {
                             o.wait(); //如果不属于自己的数，把当前线程挂在o这个对象的等待队列上（也放弃了CPU使用权），等待唤醒
                         } catch (InterruptedException e) {
                             System.out.println("id" + "被打断了");
                         }
                     }
                 }
             }
         }
     }


     public static void main(String[] args) {
         //下面可以不按0，1，2的顺序来,而且在两两中间随便sleep()，都会正确打印出来
         Object o = new Object();
         new Thread( new Printer(0, o)).start();
         new Thread( new Printer(1, o)).start();
         new Thread( new Printer(2, o)).start();
     }
 }

 

 

在第16行，添加了三个线程的”公证人“ Object o;

第25，34,37行都由原来的Printer.class改为了o；

在第50行，创建了一个Object对象，传给了三个线程。

运行结果和上面的是一模一样地！

 

 

 new Thread( new Printer(0, o)).start();
 new Thread( new Printer(1, o)).start();
 new Thread( new Printer(2, o)).start();

 如果觉得这段不太优雅，可以使用ExecuorService来实现，道理是一样的。