Java并发(十二)----线程应用之多线程解决烧水泡茶问题
1、背景
统筹方法，是一种安排工作进程的数学方法。它的实用范围极广泛，在企业管理和基本建设中，以及关系复杂的科研项目的组织与管理中，都可以应用。
怎样应用呢？主要是把工序安排好。
比如，想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有；水壶要洗，茶壶、茶杯要洗；火已生了，茶叶也有了。怎么办？
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办法甲：洗好水壶，灌上凉水，放在火上；在等待水开的时间里，洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶；等水开了，泡茶喝。
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办法乙：先做好一些准备工作，洗水壶，洗茶壶茶杯，拿茶叶；一切就绪，灌水烧水；坐待水开了，泡茶喝。
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办法丙：洗净水壶，灌上凉水，放在火上，坐待水开；水开了之后，急急忙忙找茶叶，洗茶壶茶杯，泡茶喝。
哪一种办法省时间？我们能一眼看出，第一种办法好，后两种办法效率较低。
水壶不洗，不能烧开水，因而洗水壶是烧开水的前提。没开水、没茶叶、不洗茶壶茶杯，就不能泡茶，因而这些又是泡茶的前提。它们的相互关系，可以用下边的箭头图来表示：
从这个图上可以一眼看出，办法甲总共要16分钟（而办法乙、丙需要20分钟）。如果要缩短工时、提高工作效率，应当主要抓烧开水这个环节，而不是抓拿茶叶等环节。同时，洗茶壶茶杯、拿茶叶总共不过4分钟，大可利用“等水开”的时间来做。
洗茶壶，洗茶杯，拿茶叶，或先或后，关系不大，而且同是一个人的活儿，因而可以合并成为：
2、思路
参考上图，用两个线程（两个人协作）模拟烧水泡茶过程
文中办法乙、丙都相当于任务串行
而图一相当于启动了 4 个线程，有点浪费
用 sleep(n) 模拟洗茶壶、洗水壶等耗费的时间
3、解法1：join
@Slf4j(topic = "c.Test16")
public class Test16 {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("洗水壶");
// TimeUnit.SECONDS.sleep(i);
sleep(1); // sleep 1s 可使用上方的代码睡眠
log.debug("烧开水");
sleep(5); // sleep 5s
},"老王");
Thread t2 = new Thread(() -> {
log.debug("洗茶壶");
sleep(1); // sleep 1s
log.debug("洗茶杯");
sleep(2); // sleep 2s
log.debug("拿茶叶");
sleep(1); // sleep 1s
try {
t1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug("泡茶");
},"小王");
t1.start();
t2.start();
}
}输出
解法1 的缺陷：
-
上面模拟的是小王等老王的水烧开了，小王泡茶，如果反过来要实现老王等小王的茶叶拿来了，老王泡茶呢？代码最好能适应两种情况
-
上面的两个线程其实是各执行各的，如果要模拟老王把水壶交给小王泡茶，或模拟小王把茶叶交给老王泡茶呢
4、解法2：wait/notify
class S2 {
static String kettle = "冷水";
static String tea = null;
static final Object lock = new Object();
static boolean maked = false;
public static void makeTea() {
new Thread(() -> {
log.debug("洗水壶");
sleep(1);
log.debug("烧开水");
sleep(5);
synchronized (lock) {
kettle = "开水";
lock.notifyAll();
while (tea == null) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if (!maked) {
log.debug("拿({})泡({})", kettle, tea);
maked = true;
}
}
}, "老王").start();
new Thread(() -> {
log.debug("洗茶壶");
sleep(1);
log.debug("洗茶杯");
sleep(2);
log.debug("拿茶叶");
sleep(1);
synchronized (lock) {
tea = "花茶";
lock.notifyAll();
while (kettle.equals("冷水")) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if (!maked) {
log.debug("拿({})泡({})", kettle, tea);
maked = true;
}
}
}, "小王").start();
}
}输出
20:04:48.179 c.S2 [小王] - 洗茶壶
20:04:48.179 c.S2 [老王] - 洗水壶
20:04:49.185 c.S2 [老王] - 烧开水
20:04:49.185 c.S2 [小王] - 洗茶杯
20:04:51.185 c.S2 [小王] - 拿茶叶
20:04:54.185 c.S2 [老王] - 拿(开水)泡(花茶)解法2 解决了解法1 的问题，不过老王和小王需要相互等待，不如他们只负责各自的任务，泡茶交给第三人来做
5、解法3：第三者协调
class S3 {
static String kettle = "冷水";
static String tea = null;
static final Object lock = new Object();
public static void makeTea() {
new Thread(() -> {
log.debug("洗水壶");
sleep(1);
log.debug("烧开水");
sleep(5);
synchronized (lock) {
kettle = "开水";
lock.notifyAll();
}
}, "老王").start();
new Thread(() -> {
log.debug("洗茶壶");
sleep(1);
log.debug("洗茶杯");
sleep(2);
log.debug("拿茶叶");
sleep(1);
synchronized (lock) {
tea = "花茶";
lock.notifyAll();
}
}, "小王").start();
new Thread(() -> {
synchronized (lock) {
while (kettle.equals("冷水") || tea == null) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
log.debug("拿({})泡({})", kettle, tea);
}
}, "王夫人").start();
}
}输出
20:13:18.202 c.S3 [小王] - 洗茶壶
20:13:18.202 c.S3 [老王] - 洗水壶
20:13:19.206 c.S3 [小王] - 洗茶杯
20:13:19.206 c.S3 [老王] - 烧开水
20:13:21.206 c.S3 [小王] - 拿茶叶
20:13:24.207 c.S3 [王夫人] - 拿(开水)泡(花茶)