多线程之生产者消费者
一个简单的生产者消费者案例：自定义同步容器，容器容量上限为10。可以在多线程中应用，并保证数据线程安全。
对于生产者，消费者，最容易想到的就是利用wait和notify去实现，wait和notify一定是配合着synchronized去操作的，以下便是简单的一个实现：
package com.cn.cfang; import java.util.LinkedList; /** * wait¬ify ： wait会释放锁，而notify则不会释放锁。 * wait/notify都是和while配合应用的。可以避免多线程并发判断逻辑失效问题：当进行while判断后，cpu时间片可能到达，则会让出资源，让其他线程执行， * 等再来到此线程的时候，如果不是while判断，则很可能会出现条件失效的情况下，依旧进入了方法执行，而while则会再检查条件是否满足。 * synchronized不建议放在方法上进行同步控制，这种效率一般比较低下，建议是同步其中部分需要的代码块 * @author cfang * 2018年5月3日 下午4:32:36 */ public class TestContainer01<E> { private LinkedList<E> list = new LinkedList<E>(); private int max = 10; private int count = 0; public synchronized int getCount(){ return count; } public synchronized E get(){ E e = null; while(list.size() == 0){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e1) { e1.printStackTrace(); } } e = list.removeFirst(); count--; this.notifyAll(); return e; } public synchronized void put(E e){ while(list.size() == max){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e1) { e1.printStackTrace(); } } list.add(e); count++; this.notifyAll(); } public static void main(String[] args) { TestContainer01<String> c = new TestContainer01<String>(); for(int i = 0; i < 10; i++){ new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for(int j = 0; j < 5; j++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" || "+ c.get()); } } }, "consumer:" + i).start(); } for(int i = 0; i < 2; i++){ new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for(int j = 0; j < 25; j++){ c.put("producer value " + j); } } }, "producer:" + i).start(); } } }
固定容量，最大限制10个，生产当达到阀值的时候，wait等待，notify消费者去进行消费。但是，此处有点小问题，不管是消费者，还是生产者，再进行notify的时候，都是唤醒其他所以wait线程，这样，会导致唤醒不明确，部分消费者或者生产者也会遭遇唤醒。那么改进，以下利用重入锁ReentrantLock的Condition去进行更细粒度的唤醒：
package com.cn.cfang; import java.util.LinkedList; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * ReentrantLock必须进行手动unlock * * @author cfang * 2018年5月3日 下午4:38:59 */ public class TestContainer02<E> { private volatile LinkedList<E> list = new LinkedList<E>(); private int max = 10; private int count = 0; private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private Condition producer = lock.newCondition(); private Condition consumer = lock.newCondition(); public synchronized int getCount(){ return count; } //消费者 public E get(){ E e = null; lock.lock(); try { while(list.size() == 0){ System.out.println("无数据，消费者"+Thread.currentThread().getName()+" 进入等待队列"); //队列空，则让消费者进入等待队列,释放锁标记 consumer.await(); } System.out.println("有数据，消费者"+Thread.currentThread().getName()+" 消费数据"); e = list.removeFirst(); count--; //消费者已消费数据，通知唤醒所以生产者进行生产活动 producer.signalAll(); } catch (InterruptedException e1) { e1.printStackTrace(); }finally{ //lock锁必须进行手动释放 lock.unlock(); } return e; } //生产者 public void put(E e){ lock.lock(); try { while(list.size() == max){ System.out.println("容量已满，生产者"+Thread.currentThread().getName()+" 进入等待队列"); //队列容量上线，让生产者进入等待队列,释放锁标记 producer.await(); } System.out.println("生产者"+Thread.currentThread().getName()+" 生产数据:" + e); list.add(e); count++; //队列中已生产新数据，唤醒通知所有消费者进行消费操作 consumer.signalAll(); } catch (InterruptedException e1) { e1.printStackTrace(); } finally{ lock.unlock(); } } public static void main(String[] args) { TestContainer02<String> c = new TestContainer02<String>(); for(int i = 0; i < 10; i++){ new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for(int j = 0; j < 5; j++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" || "+ c.get()); } } }, "consumer:" + i).start(); } for(int i = 0; i < 2; i++){ new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for(int j = 0; j < 25; j++){ c.put("producer value " + j); } } }, "producer:" + i).start(); } } }
对于wait和notify，wait会释放锁标记，而notify则不会释放锁标记。
案例：给定一个容器，启动两个线程，A线程取数据，B线程往其中放数据，当放到第N个数据的时候，立即通知A线程继续执行。
package com.cn.thread; /** * wait会释放锁，notify不会释放锁 */ import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class Test1 { private volatile List<String> list = new ArrayList<String>(); private Object lock = new Object(); private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1); private void set() throws InterruptedException{ synchronized(lock){ for(int i = 0; i<10; i++){ list.add("1"); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " add done:" + i); if(list.size() == 5){ lock.notify(); // lock.wait(); //标记1 // countDownLatch.countDown(); //标记2 } try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } private void get() throws InterruptedException{ // while(true){ // if(list.size() == 5){ // System.out.println("t2, get will start"); // throw new InterruptedException(); // } // } synchronized(lock){ if(list.size() < 5){ lock.wait(); // countDownLatch.await(); //标记2 System.out.println("t2, get will start"); lock.notify(); throw new InterruptedException(); } } } public static void main(String[] args){ Test1 test1 = new Test1(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { test1.get(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }, "t2").start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { test1.set(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }, "t1").start(); } }
此时，虽然最终，t2线程也能抛出异常，但是却是等待t1结束才执行的，并不是到容器长度5的时候，立即执行的。虽然达到目的，但是控制不精确。
解决方案：放开标记1的行代码，则在容器size=5的时候，t2会执行异常。
另外，标记2代码是利用java并发包中的门闩CountDownLatch去实现，更简洁，明了。
ps : 水平有限，个人理解表达有错误之处，望不吝赐教，谢谢。
