由一個多線程共享Integer類變量問題引起的。。。，多線程integer

由一個多線程共享Integer類變量問題引起的。。。，多線程integer

　　最近看到一個多線程面試題，有三個線程分別打印A、B、C,請用多線程編程實現，在屏幕上循環打印10次ABCABC… 

　　看到這個題目，首先想到的是解決方法是定義一個Integer類對象，初始化為0，由3個線程共享，如果Integer對象取余3之後等於0，則打印A，同時進行加1操作；如果Integer對象取3之後等於1，則打印B，同時進行加1操作；如果Integer對象取3之後等於1，則打印C，如果循環打印了10次的話，就退出線程。

/**
 * ThreeThread
 * 3個線程測試
 */
public class ThreeThread {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Integer gData   = 0;
        Thread  thread1 = new MyTask(gData, 0, "A");
        Thread  thread2 = new MyTask(gData, 1, "B");
        Thread  thread3 = new MyTask(gData, 2, "C");

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

        thread1.join();
        thread2.join();
        thread3.join();
    }

}

class MyTask extends Thread {

    private Integer gData;
    private int     n;
    private String  info;

    public MyTask(Integer gData, int n, String info) {
        super("thread " + info);
        this.gData = gData;
        this.n     = n;
        this.info  = info;
    }

    public void run() {
        int i = 0;

        while (true) {
            synchronized (gData) {
                if (gData % 3 == n) {
                    System.out.print(info + " ");
                    gData++;
                    i++;
                }
            }

            if (i == 10) {
                break;
            }
            else {
                Thread.yield();
                try {
                    sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

}

運行程序結果如下：

　　發現只有A線程打印了"A"，並沒有發現B線程和C線程打印字符串:(。難道是A線程更改了Integer對象的值，而B線程和C線程並沒有“看到”更新後的值？於是，在線程類的run方法的while循環中增加代碼如下：

while (true) {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + gData);
    synchronized (gData) {
        if (gData % 3 == n) {
            System.out.print(info + " ");
            gData++;
            i++;
        }
    }

    ...
}

運行程序結果如下：

　　由運行結果可知，剛開始A、B、C線程都擁有Integer類變量，並且初值為0。當A線程更改Integer類變量為1時，但是B和C線程中的Integer類變量的值仍然為0，因此，結果肯定不會打印出ABCABC....

　　通過閱讀Integer類源碼，可知Integer類中存放int值的變量類型是final的：

/**
 * The value of the {@code Integer}.
 *
 * @serial
 */
private final int value;

　　也就是說，Integer類對象的值每更新一次，就會創建一個新的Integer對象。運行程序結果只打印出了"A"，表示剛開始A、B、C線程都擁有同一個Integer類變量，並且初值為0，但是當A線程更新Integer對象的值後，A線程中的Integer對象和B/C線程中的Integer對象已經不是同一個對象了。

　　為了能夠正常打印出ABCABC字符串，可以把Integer對象類型改為AtomicInteger，代碼如下：

/**
 * ThreeThread
 * 3個線程測試
 */
public class ThreeThread {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        AtomicInteger gData = new AtomicInteger(0);
        Thread  thread1 = new MyTask(gData, 0, "A");
        Thread  thread2 = new MyTask(gData, 1, "B");
        Thread  thread3 = new MyTask(gData, 2, "C");

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

        thread1.join();
        thread2.join();
        thread3.join();
    }

}

class MyTask extends Thread {

    private AtomicInteger gData;
    private int     n;
    private String  info;

    public MyTask(AtomicInteger gData, int n, String info) {
        super("thread " + info);
        this.gData = gData;
        this.n = n;
        this.info = info;
    }

    public void run() {
        int i = 0;

        while (true) {
            synchronized (gData) {
                if (gData.get() % 3 == n) {
                    System.out.print(info + " ");
                    gData.incrementAndGet();
                    i++;
                }
            }

            if (i == 10) {
                break;
            }
            else {
                Thread.yield();
                try {
                    sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

}

　　第二種打印ABCABC...字符串的解決方法是使用wait/notify函數，示例代碼如下：

/**
 * ThreeThread2
 * 三個線程依次輸出A B C，使用線程同步方式
 */
public class ThreeThread2 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object A = new Object();
        Object B = new Object();
        Object C = new Object();

        MyThread myThread1 = new MyThread(C, A, "A");
        MyThread myThread2 = new MyThread(A, B, "B");
        MyThread myThread3 = new MyThread(B, C, "C");

        myThread1.start();
        Thread.sleep(10);
        myThread2.start();
        Thread.sleep(10);
        myThread3.start();

        try {
            myThread1.join();
            myThread2.join();
            myThread3.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

class MyThread extends Thread {
    private Object prev;
    private Object curr;
    private String info;

    public MyThread(Object prev, Object curr, String info) {
        this.prev = prev;
        this.curr = curr;
        this.info = info;
    }

    public void run() {
        int cnt = 10;

        while (cnt-- > 0) {
            synchronized (prev) {
                synchronized (curr) {
                    System.out.print(info + " ");
                    curr.notify();
                }

                try {
                    prev.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}