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看热讯：Java并发(十二)----线程应用之多线程解决烧水泡茶问题

2023-06-27 21:13:57 来源：博客园
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。


(相关资料图)

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：

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)

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