Java的线程协作
Java的线程协作
- 应用场景：生产者和消费者问题
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假设仓库中只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库，消费者将仓库中产品取走消费
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如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止。
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如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待。直到仓库中再次放入产品为止。
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这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间互相依赖，互为条件。
- 对于生产者，没有生产产品前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费
- 对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费
- 在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的
- synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
- synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）
Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| wait() | 表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，会释放锁 |
| wait(long timeout) | 指定等待的毫秒数 |
| notify() | 唤醒一个处于等待状态的线程 |
| notifyAll() | 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的优先调度 |
注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常lllegalMonitorStateException
解决方式
管程法
并发协作模式“生产者/消费者模式” -->管程法
- 生产者：负责生产数据的模块(可能是方法，对象，线程，进程);
- 消费者：负责处理数据的模块(可能是方法，对象，线程，进程);
- 缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“缓冲区”;
生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据
package com.cnblogs.thread;
//测试生产者消费者模型
//生产者，消费者，产品，缓冲区
public class TestPC {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container = new SynContainer();
new Productor(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
//生产者
class Productor extends Thread{
SynContainer container;
public Productor(SynContainer container){
this.container = container;
}
//生产
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("生产了" + i + "只鸡");
container.push(new Chicken(i));
}
}
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
SynContainer container;
public Consumer(SynContainer container){
this.container = container;
}
//消费
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("消费了" + container.pop().id + "只鸡");
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;//产品编号
public Chicken(int id) {
this.id = id;
}
}
//缓冲区
class SynContainer{
//容器大小
Chicken[] chickens = new Chicken[10];
int count = 0;
//生产者放入产品
public synchronized void push(Chicken chicken){
//如果容器满了，就需要等待消费者消费
while(count == chickens.length){
//通知消费者消费，生产等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果没有满，我们就需要丢入产品
chickens[count] = chicken;
count++;
//可以通知消费者消费了
this.notifyAll();
}
//消费者消费产品
public synchronized Chicken pop(){
//判断能否消费
while(count == 0){
//等待生产者生产，消费者等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果可以消费
count--;
Chicken chicken = chickens[count];
//通知生产者生产
this.notifyAll();
return chicken;
}
}
信号灯法
通过标志位来解决问题。
package com.cnblogs.thread;
//测试生产者消费者问题
public class TestPC2 {
public static void main(String[] args) {
TV tv = new TV();
new Player(tv).start();
new Watcher(tv).start();
}
}
//生产者-->演员
class Player extends Thread {
TV tv;
public Player(TV tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
if (i % 2 == 0) {
this.tv.play("电影一");
} else {
this.tv.play("电影二");
}
}
}
}
//消费者-->观众
class Watcher extends Thread {
TV tv;
public Watcher(TV tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
tv.watch();
}
}
}
//产品-->节目
class TV {
//演员表演，观众等待 T
//观众观看，演员等待 F
String voice; // 表演的节目
boolean flag = true;
//表演
public synchronized void play(String voice) {
if (!flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("演员表演了：" + voice);
//通知观众观看
this.notifyAll();
this.voice = voice;
this.flag = !this.flag;
}
//观看
public synchronized void watch() {
if (flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("观看了：" + voice);
//通知演员表演
this.notifyAll();
this.flag = !this.flag;
}
}
