面试算法题：三线程循环打印ABC

本文主要是介绍面试算法题：三线程循环打印ABC，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

面试遇到三线程循环打印ABC的题目，当时没写出来，然后经过查阅，进行整理了一下。

1、题目

有A、B、C 三个线程，A线程输出“A”，B线程输出“B”，C线程输出“C”，要求同时启动3个线程，按照顺序输出“ABC”，循环10次，请使用代码实现。

2、问题分析

A、B、C 三个线程；这表示我们要使用多线程同步，有人说了这不废话吗。是的，笔者只是想说，多线程的实现，有几种方式，①继承Thread，②实现Runnable 接口、③实现Cannable接口
A线程输出“A”，B线程输出“B”，C线程输出“C”：这意味着，3个线程之间的执行体run()不同，要想打印的字符串不同有两种方式；
- ① 采用静态方式，直接打印
  - 这种方式，显然，需要3个不同的执行体，也就意味着，我们要实现三个不同的线程类，即3个Class
- ②采用构造器参数动态传递方式，将要打印ABC 分别作为参数变量传递进来打印
  - 这种方式，只需要1个共同的执行体，也就是只需要实现一个线程类，即1个Class。
按照顺序输出“ABC”：这表示，我们要控制线程的顺序，控制线程的顺序有哪些？
- 采用共享标识 ，对循环的序号进行控制，如：循环总数 %3 的余数，来指定应该对应的哪一个线程
- 采用互斥锁 ：①synchronized和Obejct的wait()、notify，②ReentrantLock和Condition类await 、signal
- 采用原子类型变量 ：如，AtomicInteger
循环打印10次：这说明，我们需要定义一个线程共享变量static int currentCount，这里不用volatile，是因为volatile,声明变量值的一致性；static声明变量的唯一性。这里需要的是循环打印，是有序的，所以该使用static才对

3、解题方案

网上有各种解题方案，我们一一分析一下

1> 通过线程独有属性来指定线程

采用线程的独有变量，或使指定其名字，通过switch或者if 判读循环变量。代码如下：

public class Test extends Thread {private static int currentCount = 0;public Test(String name) {this.setName(name);}@Overridepublic void run() {while (currentCount < 30) {switch (currentCount % 3) {//通过currentCount%3的余数控制线程打印A、B、C的顺序case 0://System.out.println("0:"+currentCount+"-");		1if ("A".equals(value)) {System.out.print(value);currentCount++;}break;case 1://System.out.println("0:"+currentCount+"-");		2if ("B".equals(value)) {System.out.print(value);currentCount++;}break;case 2://System.out.println("0:"+currentCount+"-");		3if ("C".equals(value)) {System.out.print(value);currentCount++;}break;}}}public static void main(String[] args) {new Test("A").start();new Test("B").start();new Test("C").start();}
}

这种方式，其实3个线程并不是只执行了30次，它还有很多次并没有打印，不信，你可以将1,2,3处注释取消。

那问题来了，为什么最后是打印了10次循环呢？这是由于currentCount++ 只执行了30次，每执行一次currentCount++ ，必定只能打印一个字符，且currentCount 是一个自增长，那么ABC的顺序也是固定的。因此能打印出来正确的结果。但这种方式并不符合多线程的要求，因此不可取。

如果要想只执行 30 次，那么需要对循环体进行加锁，以此来控制 count 的增长顺序。
如下：

class demo implements Runnable {private static int count = 1;private String lock = "abc";@Overridepublic void run() {synchronized (lock) {while (count < 30) {switch (count % 3) {case 1:System.out.printf("A");break;case 2:System.out.printf("B");break;case 0:System.out.printf("C");break;}count++;}}}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(new demo());Thread t2 = new Thread(new demo());Thread t3 = new Thread(new demo());t1.start();t2.start();t3.start();}
}

2> 使用Synchronized和wait/notifyAll

public class Test {public static void main(String[] args) {new MyThread(0,"A").start();new MyThread(1,"B").start();new MyThread(2,"C").start();}
}
class MyThread extends Thread {private static int currentCount; // 线程共有，判断所有的打印状态private static Object obj = new Object(); // 线程锁对象private int flag; // 0：打印A；1：打印B；2：打印Cprivate String value; public MyThread(int flag,String value) {this.flag = flag;this.value=value;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {synchronized (obj) {while (currentCount % 3 != flag) {try {obj.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.print(value); // 执行到这里，表明满足条件，打印currentCount++;obj.notifyAll(); // 调用notifyAll方法}}}
}

3> 使用Lock和await/signalAll

此方式便是将上面代码中的synchronized 的锁机制替换为lock锁，如下：

public class Test {public static void main(String[] args) {new MyThread(0, "A").start();new MyThread(1, "B").start();new MyThread(2, "C").start();}
}class MyThread extends Thread {private static int currentCount; // 线程共有，判断所有的打印状态private static Lock lock = new ReentrantLock(); // 线程共有，线程锁对象private static Condition condition = lock.newCondition();private int flag; // 0：打印A；1：打印B；2：打印Cprivate String value;public MyThread(int flag, String value) {this.flag = flag;this.value = value;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {lock.lock();while (currentCount % 3 != flag) {try {condition.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.print(value); // 执行到这里，表明满足条件，打印currentCount++;condition.signalAll();lock.unlock();}}
}