问题背景

假设有三个线程，分别打印字母A、B、C。我们需要让这三个线程交替运行，按顺序打印出“ABCABCABC…”，直到打印一定次数或者满足某个条件。如何通过多线程的协调实现这个任务呢？这听起来简单，实际涉及到线程之间的同步和互斥，是我们学习多线程编程的一个很好的练习。

多线程编程的挑战

在多线程编程中，最大的问题就是如何控制多个线程的执行顺序。线程是并发执行的，也就是说它们的执行顺序在没有约束的情况下是不可预知的。为了确保多个线程按照我们期望的顺序执行，就需要使用一些同步机制，比如锁、条件变量、信号量等。

接下来，我会带大家用三种方式来实现这个任务。我们会分别使用Object的wait()和notify()方法、ReentrantLock与Condition、以及信号量来实现多线程交替打印ABC。

方案一：使用wait()和notify()

首先，最常用的一种方法是利用Java中Object类自带的wait()和notify()方法来实现线程之间的同步。每个线程在完成它的打印任务后，通知下一个线程开始执行。

实现步骤

定义一个共享对象用来同步。

使用wait()让线程进入等待状态。

使用notify()唤醒下一个线程。

实现代码

运行结果

在这个实现中，我们使用了wait()和notifyAll()方法来控制线程的执行顺序。每个线程在不该自己执行的时候调用wait()方法进入等待状态，直到被下一个线程通过notifyAll()方法唤醒。

方案二：使用ReentrantLock和Condition

第二种方法是使用ReentrantLock和Condition类。ReentrantLock是Java中更高级的锁机制，可以控制多个条件变量，而Condition则可以用来替代wait()和notify()的功能。

实现步骤

定义一个ReentrantLock和多个Condition。

每个线程等待相应的Condition，当符合条件时打印字符并唤醒下一个线程。

实现代码

运行结果

在这个实现中，我们使用ReentrantLock和Condition来替代了wait()和notify()。通过lock来确保线程安全，通过Condition来控制每个线程的执行顺序。

方案三：使用信号量

最后一种方法是使用Semaphore类。Semaphore是一个计数信号量，可以控制多个线程之间的协调。这里，我们使用三个信号量，分别控制线程A、B、C的执行。

实现步骤

定义三个信号量semA、semB、semC。

每个线程在自己的信号量上等待，打印完成后释放下一个线程的信号量。

实现代码

运行结果

在这个实现中，信号量控制了线程的执行顺序。初始时，semA的计数为1，而semB和semC为0，这保证了线程A先运行，然后通过释放信号量来依次唤醒线程B和C。

END

今天我们学习了三种实现多线程交替打印ABC的方法：使用wait()和notify()，使用ReentrantLock和Condition，以及使用信号量。通过这些方法，我们可以有效地控制线程之间的同步与互斥，解决复杂的并发问题。

这三种方法各有优劣。wait()和notify()较为基础，适合简单的场景；ReentrantLock和Condition提供了更细粒度的控制，适合复杂的并发场景；而Semaphore则是一种经典的计数信号量机制，在某些场景下显得更加直观和高效。

希望这篇文章对大家理解多线程编程有所帮助！如果大家有其他问题或者想要了解更多，欢迎在评论区讨论哦！咱们下次见啦～