1. 概述
在本教程中，我们将了解如何使用两个线程打印偶数和奇数。
我们的目标是按顺序打印数字，一个线程只打印偶数，而另一个线程只打印奇数。我们将使用线程同步和线程间通信的概念来解决这个问题。
2. Java中的线程
线程是可以并发执行的轻量级进程。并发执行多个线程可以提高性能和CPU利用率，因为我们可以通过并行运行的不同线程同时处理多个任务。
有关Java中线程的更多信息，请参阅本文。
在Java中，我们可以通过扩展Thread类或实现Runnable接口来创建线程。在这两种情况下，我们都覆盖了run方法并在其中编写线程的实现逻辑。
有关如何使用这些方法创建线程的更多信息，请参见此处。
3. 线程同步
在多线程环境中，可能有两个或多个线程同时访问同一资源。这可能是致命的并导致错误的结果。为了防止这种情况，我们需要确保在给定的时间点只有一个线程访问资源。
我们可以使用线程同步来实现这一点。
在Java中，我们可以将一个方法或代码块标记为同步，这意味着在给定的时间点只有一个线程能够进入该方法或代码块。
有关Java中线程同步的更多详细信息，请参阅此处。
4. 线程间通信
线程间通信允许同步线程使用一组方法相互通信。
使用的方法有wait、notify和notifyAll，它们都是在Object类定义的。
wait()使当前线程无限期地等待，直到某个其他线程在同一对象上调用notify()或notifyAll()。我们可以调用notify()来唤醒等待访问此对象监视器的线程。
有关这些方法的使用的更多详细信息，请参见此处。
5. 交替打印奇数和偶数
5.1 使用wait()和notify()
我们将使用所讨论的同步和线程间通信概念，使用两个不同的线程按顺序打印奇数和偶数。
在第一步中，我们将实现Runnable接口来定义两个线程的逻辑。在run方法中，我们检查数字是偶数还是奇数。
如果数字是偶数，我们调用Printer类的printEven()方法，否则我们调用printOdd()方法：
static class TaskEvenOdd implements Runnable {
private final int max;
private final Printer print;
private final boolean isEvenNumber;
// standard constructors
@Override
public void run() {
int number = isEvenNumber ? 2 : 1;
while (number <= max) {
if (isEvenNumber) {
print.printEven(number);
} else {
print.printOdd(number);
}
number += 2;
}
}
}
我们定义Printer类如下：
static class Printer {
private volatile boolean isOdd;
synchronized void printEven(int number) {
while (!isOdd) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);
isOdd = false;
notify();
}
synchronized void printOdd(int number) {
while (isOdd) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);
isOdd = true;
notify();
}
}
在main方法中，我们使用定义的TaskEvenOdd类来创建两个线程。我们创建一个Printer类的对象并将其作为参数传递给TaskEvenOdd构造函数：
public static void main(String[] args) {
Printer printer = new Printer();
Thread t1 = new Thread(new TaskEvenOdd(printer, 10, false), "Odd");
Thread t2 = new Thread(new TaskEvenOdd(printer, 10, true), "Even");
t1.start();
t2.start();
}
第一个线程将是打印奇数的线程，因此我们传递false作为参数isEvenNumber的值。对于第二个线程，我们改为传递true。我们将两个线程的maxValue设置为10，以便只打印从1到10的数字。
然后我们通过调用start()方法来启动这两个线程。这将调用上面定义的两个线程的run()方法，其中我们检查数字是奇数还是偶数并打印它们。
当奇数线程开始运行时，变量number的值将为1。由于它小于maxValue并且标志isEventNumber为false，因此调用printOdd()方法。在该方法中，我们检查标志isOdd是否为true，如果为true，我们调用wait()。由于isOdd最初为false，因此不会调用wait()，而是打印值。
然后我们将isOdd的值设置为true，以便奇数线程进入等待状态并调用notify()唤醒偶数线程。由于isOdd标志为true，偶数线程随后被唤醒并打印偶数。然后它调用notify()来唤醒奇数线程。
执行相同的过程，直到变量number的值大于maxValue。
5.2 使用信号量
信号量通过使用计数器控制对共享资源的访问。如果计数器大于零，则允许访问。如果为零，则拒绝访问。
Java在java.util.concurrent包中提供了Semaphore类，我们可以使用它来实现所上面解释的机制。有关信号量的更多详细信息，请参阅此处。
我们创建两个线程，一个奇数线程和一个偶数线程。奇数线程将打印从1开始的奇数，偶数线程将打印从2开始的偶数。
这两个线程都有一个SharedPrinter类的对象。SharedPrinter类将有两个信号量，semOdd和semEven，这两个信号量分别有1个和0个许可。这可以确保首先打印奇数。
我们有两个方法printEvenNumber()printOddNumber()。奇数线程调用printOddNumber()方法，偶数线程调用printEvenNumber()方法。
要打印奇数，在semOdd上调用acquire()方法，由于初始许可为1，因此它成功获取访问权，打印奇数并在evenSemaphore上调用release()。
调用release()会将semEven的许可增加1，然后偶数线程可以成功获取访问权限并打印偶数。
这是上述工作流程的代码：
public class PrintEvenOddSemaphore {
public static void main(String[] args) {
SharedPrinter sp = new SharedPrinter();
Thread odd = new Thread(new Odd(sp, 10), "Odd");
Thread even = new Thread(new Even(sp, 10), "Even");
odd.start();
even.start();
}
static class SharedPrinter {
private final Semaphore semEven = new Semaphore(0);
private final Semaphore semOdd = new Semaphore(1);
void printEvenNum(int num) {
try {
semEven.acquire();
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + num);
semOdd.release();
}
void printOddNum(int num) {
try {
semOdd.acquire();
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + num);
semEven.release();
}
}
static class Even implements Runnable {
private final SharedPrinter printer;
private final int max;
Even(SharedPrinter printer, int max) {
this.printer = printer;
this.max = max;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 2; i <= max; i = i + 2) {
printer.printEvenNum(i);
}
}
}
static class Odd implements Runnable {
private final SharedPrinter printer;
private final int max;
Odd(SharedPrinter printer, int max) {
this.printer = printer;
this.max = max;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= max; i = i + 2) {
printer.printOddNum(i);
}
}
}
}
6. 总结
在本教程中，我们了解了如何在Java中使用两个线程交替打印奇数和偶数。我们查看了两种实现相同结果的方法：使用wait()和notify()以及使用Semaphore。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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