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Java并发(十二)----线程应用之多线程解决烧水泡茶问题

2023-08-27 01:24未知服务器之家 Java教程

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

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?

  • 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。

  • 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。

  • 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:

Java并发(十二)----线程应用之多线程解决烧水泡茶问题

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:

Java并发(十二)----线程应用之多线程解决烧水泡茶问题  

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

Java并发(十二)----线程应用之多线程解决烧水泡茶问题

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)

 

 

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