LeetCode 1114. 按序打印

我们提供了一个类：

public class Foo {public void first() { print("first"); }public void second() { print("second"); }public void third() { print("third"); }
}

三个不同的线程 A、B、C 将会共用一个 Foo 实例。

一个将会调用 first() 方法
一个将会调用 second() 方法
还有一个将会调用 third() 方法

请设计修改程序，以确保 second() 方法在 first() 方法之后被执行，third() 方法在 second() 方法之后被执行。

示例 1:

输入: [1,2,3]
输出: “firstsecondthird”
解释:
有三个线程会被异步启动。
输入 [1,2,3] 表示线程 A 将会调用 first() 方法，线程 B 将会调用 second() 方法，线程 C 将会调用 third() 方法。
正确的输出是 “firstsecondthird”。

示例 2:

输入: [1,3,2]
输出: “firstsecondthird”
解释:
输入 [1,3,2] 表示线程 A 将会调用 first() 方法，线程 B 将会调用 third() 方法，线程 C 将会调用 second() 方法。
正确的输出是 “firstsecondthird”。

方法一：Semaphore

Semaphore是一个计数信号量。
从概念上将，Semaphore包含一组许可证。
如果有需要的话，每个acquire()方法都会阻塞，直到获取一个可用的许可证。
每个release()方法都会释放持有许可证的线程，并且归还Semaphore一个可用的许可证。
然而，实际上并没有真实的许可证对象供线程使用，Semaphore只是对可用的数量进行管理维护
总结：如果线程要访问一个资源就必须先获得信号量。如果信号量内部计数器大于0，信号量减1，然后允许共享这个资源；否则，如果信号量的计数器等于0，信号量将会把线程置入休眠直至计数器大于0.当信号量使用完时，必须释放

class Foo {Semaphore s12 = new Semaphore(0);Semaphore s23 = new Semaphore(0);public Foo() {}public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {printFirst.run();s12.release();//释放后s12的值会变成1}public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {s12.acquire();//没有会阻塞  当为1的时候，说明线程2可以拿到s12了printSecond.run();s23.release();//释放后s23的值会变成1}public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {s23.acquire();//0的时候拿不到，1的时候可以拿到printThird.run();}
}

方法二：Synchronized

1、wait()、notify/notifyAll() 方法是Object的本地final方法，无法被重写。

2、wait()使当前线程阻塞，前提是必须先获得锁，一般配合synchronized 关键字使用，即，一般在synchronized 同步代码块里使用 wait()、notify/notifyAll() 方法。

3、由于 wait()、notify/notifyAll() 在synchronized 代码块执行，说明当前线程一定是获取了锁的。

当线程执行wait()方法时候，会释放当前的锁，然后让出CPU，进入等待状态。

只有当 notify/notifyAll() 被执行时候，才会唤醒一个或多个正处于等待状态的线程，然后继续往下执行，直到执行完synchronized 代码块的代码或是中途遇到wait() ，再次释放锁。

也就是说，notify/notifyAll() 的执行只是唤醒沉睡的线程，而不会立即释放锁，锁的释放要看代码块的具体执行情况。所以在编程中，尽量在使用了notify/notifyAll() 后立即退出临界区，以唤醒其他线程让其获得锁

4、wait() 需要被try catch包围，以便发生异常中断也可以使wait等待的线程唤醒。

5、notify 和wait 的顺序不能错，如果A线程先执行notify方法，B线程在执行wait方法，那么B线程是无法被唤醒的。

6、notify 和 notifyAll的区别

notify方法只唤醒一个等待（对象的）线程并使该线程开始执行。所以如果有多个线程等待一个对象，这个方法只会唤醒其中一个线程，选择哪个线程取决于操作系统对多线程管理的实现。notifyAll 会唤醒所有等待(对象的)线程，尽管哪一个线程将会第一个处理取决于操作系统的实现。如果当前情况下有多个线程需要被唤醒，推荐使用notifyAll 方法。比如在生产者-消费者里面的使用，每次都需要唤醒所有的消费者或是生产者，以判断程序是否可以继续往下执行。

7、在多线程中要测试某个条件的变化，使用if 还是while？

要注意，notify唤醒沉睡的线程后，线程会接着上次的执行继续往下执行。所以在进行条件判断时候，可以先把 wait 语句忽略不计来进行考虑；显然，要确保程序一定要执行，并且要保证程序直到满足一定的条件再执行，要使用while进行等待，直到满足条件才继续往下执行

class Foo {public int flag = 1;public Foo() {}public synchronized void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {// printFirst.run() outputs "first". Do not change or remove this line.printFirst.run();flag = 2;this.notifyAll();}public synchronized void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {while(flag != 2){try{this.wait();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}// printSecond.run() outputs "second". Do not change or remove this line.printSecond.run();flag = 3;this.notifyAll();}public synchronized void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {while(flag != 3){try{this.wait();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}// printThird.run() outputs "third". Do not change or remove this line.printThird.run();}
}

方法三：BlockingQueue

LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。队列头部和尾部都可以添加和移除元素，多线程并发时，可以将锁的竞争最多降到一半
add(obj):把obj加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续.
take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的数据被加入;

class Foo {//阻塞队列         //同步队列,没有容量，进去一个元素，必须等待取出来以后，才能再往里面放一个元素BlockingQueue<Integer> block12 = new LinkedBlockingQueue<Integer>();BlockingQueue<Integer> block23 = new LinkedBlockingQueue<Integer>();public Foo() {}public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {printFirst.run();block12.add(0);}public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {block12.take();//printSecond.run();block23.add(0);}public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {block23.take();printThird.run();}
}

方法四：ReentrantLock

Condition可以通俗的理解为条件队列。当一个线程在调用了await方法以后，直到线程等待的某个条件为真的时候才会被唤醒。这种方式为线程提供了更加简单的等待/通知模式。Condition必须要配合锁一起使用，因为对共享状态变量的访问发生在多线程环境下。一个Condition的实例必须与一个Lock绑定，因此Condition一般都是作为Lock的内部实现。

await() ：造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
await(long time, TimeUnit unit) ：造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。
signal() ：唤醒一个等待线程。该线程从等待方法返回前必须获得与Condition相关的锁。
signalAll() ：唤醒所有等待线程。能够从等待方法返回的线程必须获得与Condition相关的锁。

class Foo {int num;Lock lock;//精确的通知和唤醒线程Condition condition1, condition2, condition3;public Foo() {num = 1;lock = new ReentrantLock();condition1 = lock.newCondition();condition2 = lock.newCondition();condition3 = lock.newCondition();}public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {lock.lock();try {while (num != 1) {//不是1的时候，阻塞condition1.await();}// printFirst.run() outputs "first". Do not change or remove this line.printFirst.run();num = 2;condition2.signal();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {lock.lock();try {while (num != 2) {//不是2的时候，阻塞condition2.await();}// printSecond.run() outputs "second". Do not change or remove this line.printSecond.run();num = 3;condition3.signal();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {lock.lock();try {while (num != 3) {//不是3的时候，阻塞condition3.await();}// printThird.run() outputs "third". Do not change or remove this line.printThird.run();num = 1;condition1.signal();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}
}