java - Java中简单多线程程序的奇怪问题

Question

我刚刚开始玩多线程编程。我希望我的程序交替显示字符“-”和“+”，但事实并非如此。我的任务是使用 synchronized 关键字。据我所知:

class FunnyStringGenerator{

    private char c;

    public FunnyStringGenerator(){
        c = '-';
    }

    public synchronized char next(){

        if(c == '-'){
            c = '+';
        }
        else{
            c = '-';
        }

        return c;
    }
}

class ThreadToGenerateStr implements Runnable{

    FunnyStringGenerator gen;

    public ThreadToGenerateStr(FunnyStringGenerator fsg){
        gen = fsg;
    }

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0; i < 10; i++){

            System.out.print(gen.next());
        }
    }


}

public class Main{


    public static void main(String[] args) throws IOException {

        FunnyStringGenerator FSG = new FunnyStringGenerator();

        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();

        for(int i = 0; i < 20; i++){
            exec.execute(new ThreadToGenerateStr(FSG));
        }

    }

}

编辑:我还在运行方法中测试 Thread.sleep 而不是 for 循环。

Answer 1

FunnyStringGenerator.next() 中的synchronized block 工作正常。它将交替返回 '+' 和 '-'。

但是您在 ThreadToGenerateStr.run() 中存在竞争条件:

System.out.print(gen.next());

这相当于:

char c = gen.next(); // Synchronized
System.out.print(c); // Not synchronized

问题发生在:

• 线程 1 调用 gen.next()，得到 '-' 的结果
• 线程 2 调用 gen.next()，得到 '+' 的结果
• 线程 2 调用 System.out.print()，写入“+”
• 线程 1 调用 System.out.print()，写入 '-'

结果是'+'和'-'的顺序相反。

有多种可能的解决方法，例如:

• 在单个 synchronized block 中同时调用 gen.next() 和 System.out.print()(如 dogbane 的回答)
• 让 gen.next() 将字符写入流而不是返回它
• 使 gen.next() 将字符附加到共享 BlockingQueue并有一个专用的 I/O 线程从这个队列中获取字符并打印它们。