线程八大基础核心五（线程相关方法一）

1.引子

在java多线程并发编程中，有八大基础核心。考考你：
看看都有哪八大基础核心呢？它们分别是：
1.创建线程的方式
2.线程启动
3.线程停止
4.线程生命周期
5.线程相关的方法
6.线程相关的属性
7.线程异常处理
8.线程安全

今天我们从第五个基础核心开始：线程相关方法

2.考考你

#前情回顾
1.在java编程语言中，与线程相关的方法主要有：
1.1.Object.wait/Object.notify/Object/notifyAll
1.2.Thread.sleep/Thread.join/Thread.yield
2.需要把各个方法的作用和使用场景说清楚，需要用两篇文章进行分享

#考考你
1.你知道wait/notify/notifyAll方法的作用吗？
2.你知道notify与notifyAll方法的区别吗？
3.你知道sleep方法的作用吗？
4.你知道wait与sleep方法的区别吗？
5.你知道join方法的作用吗？
6.你知道yield方法的作用吗？

3.案例：wait/notify/notifyAll

方法简述：

wait：释放线程拥有的当前锁对象，让线程进入WAITING状态

notify：唤醒当前锁对象等待池（WaitSet）中，某一个线程

notifyAll：唤醒当前锁对象等待池（WaitSet）中，所有线程

业务描述：

1.通过wait与notify（notifyAll）实现线程协同，实现经典的生产者消费者模式

2.编写生产者，向队列中生产数据，如果队列满，生产者进行等待，并唤醒消费者进行消费

3.编写消费者，从队列中消费数据，如果队列空，消费者进行等待，并唤醒生产者进行生产

4.在主类main方法中，创建两个生产者线程进行生产

5.在主类main方法中，创建一个消费者线程进行消费

生产者：

/**
 * 生产者
 */
class Producer implements Runnable{

    public void run() {
        while(true){
            synchronized (ProducerConsumerDemo.LOCK){
                // 检查队列是否满，推荐用while而不是if
                while(ProducerConsumerDemo.QUEUE.size() ==
                        ProducerConsumerDemo.CAPACITY){
                    // 如果队列满，则等待消费者消费
                    try {
                        System.out.println("队列满size：" +ProducerConsumerDemo.QUEUE.size()+ "，线程【" +
                                Thread.currentThread().getName() + "】正在等待消费者消费.");
                        ProducerConsumerDemo.LOCK.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                // 如果队列不满，则正常生产
                ProducerConsumerDemo.QUEUE.add(1);
                System.out.println("线程【" + Thread.currentThread().getName() +
                        "】生产了数据.当前队列size：" + ProducerConsumerDemo.QUEUE.size());

                // 唤醒消费者
                ProducerConsumerDemo.LOCK.notifyAll();
            }
        }
    }
}

消费者：

/**
 * 消费者
 */
class Consumer implements Runnable{

    public void run() {
        while(true){
            synchronized (ProducerConsumerDemo.LOCK){
                // 检查队列是否空，推荐用while而不是if
                while(ProducerConsumerDemo.QUEUE.isEmpty()){
                    // 如果队列空，则等待生产者生产
                    try {
                        System.out.println("队列空size：" +ProducerConsumerDemo.QUEUE.size()+ "，线程【" +
                                Thread.currentThread().getName() + "】正在等待生产者生产.");
                        ProducerConsumerDemo.LOCK.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                // 如果队列不空，则正常消费
                ProducerConsumerDemo.QUEUE.remove(0);
                System.out.println("线程【" + Thread.currentThread().getName() +
                        "】消费了数据.当前队列size：" + ProducerConsumerDemo.QUEUE.size());

                // 唤醒生产者
                ProducerConsumerDemo.LOCK.notifyAll();
            }
        }
    }
}

完整代码：

package com.anan.thread.threadmethod;

import java.util.ArrayList;

/**
 * 生产者消费者模型：wait与notify(notifyAll)
 */
public class ProducerConsumerDemo {

    // 定义公共资源：队列容量、队列
    public final static Integer CAPACITY = 6;
    public final static ArrayList<Integer> QUEUE = new ArrayList<Integer>(CAPACITY);

    // 定义锁对象
    public final static Object LOCK = new Object();

    public static void main(String[] args) {

        // 创建两个生产者线程
        Runnable r1 = new Producer();
        Thread producer0 = new Thread(r1,"producer-0");
        producer0.start();

        Thread producer1 = new Thread(r1,"producer-1");
        producer1.start();

        // 创建消费者线程
        Runnable r2 = new Consumer();
        Thread consumer1 = new Thread(r2,"consumer-0");
        consumer1.start();

    }
}

/**
 * 生产者
 */
class Producer implements Runnable{

    public void run() {
        while(true){
            synchronized (ProducerConsumerDemo.LOCK){
                // 检查队列是否满，推荐用while而不是if
                while(ProducerConsumerDemo.QUEUE.size() ==
                        ProducerConsumerDemo.CAPACITY){
                    // 如果队列满，则等待消费者消费
                    try {
                        System.out.println("队列满size：" +ProducerConsumerDemo.QUEUE.size()+ "，线程【" +
                                Thread.currentThread().getName() + "】正在等待消费者消费.");
                        ProducerConsumerDemo.LOCK.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                // 如果队列不满，则正常生产
                ProducerConsumerDemo.QUEUE.add(1);
                System.out.println("线程【" + Thread.currentThread().getName() +
                        "】生产了数据.当前队列size：" + ProducerConsumerDemo.QUEUE.size());

                // 唤醒消费者
                ProducerConsumerDemo.LOCK.notifyAll();
            }
        }
    }
}

/**
 * 消费者
 */
class Consumer implements Runnable{

    public void run() {
        while(true){
            synchronized (ProducerConsumerDemo.LOCK){
                // 检查队列是否空，推荐用while而不是if
                while(ProducerConsumerDemo.QUEUE.isEmpty()){
                    // 如果队列空，则等待生产者生产
                    try {
                        System.out.println("队列空size：" +ProducerConsumerDemo.QUEUE.size()+ "，线程【" +
                                Thread.currentThread().getName() + "】正在等待生产者生产.");
                        ProducerConsumerDemo.LOCK.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                // 如果队列不空，则正常消费
                ProducerConsumerDemo.QUEUE.remove(0);
                System.out.println("线程【" + Thread.currentThread().getName() +
                        "】消费了数据.当前队列size：" + ProducerConsumerDemo.QUEUE.size());

                // 唤醒生产者
                ProducerConsumerDemo.LOCK.notifyAll();
            }
        }
    }
}

执行结果：

 

 

4.讨论分享

#考考你答案
1.你知道wait/notify/notifyAll方法的作用吗？
 1.1.wait/notify/notifyAll都是Object中的方法
 1.2.通过等待与唤醒，实现线程之间的协同
 1.3.wait方法会释放当前锁对象，让线程进入WAITING状态
 1.4.notify方法用于：
  1.4.1.唤醒当前锁对象等待池（WaitSet）中，正在等待
   当前锁对象的某一个线程
  1.4.2.让该线程进入RUNNABLE状态，并移入锁池（EntrySet）中，
  重新竞争锁对象
 1.5.notifyAll方法用于：
  1.5.1.唤醒当前锁对象等待池（WaitSet）中，正在等待
   当前锁对象的所有线程
  1.5.2.让等待当前锁对象的所有线程，进入RUNNABLE状态，并
   移入锁池（EntrySet）中，重新竞争锁对象
  
2.你知道notify与notifyAll方法的区别吗？
 2.1.通过以上1.4点、1.5点已经说明了notify
 与notifyAll的区别
 2.2.这里可能有朋友不明白锁池（EntrySet），与
 等待池（WaitSet）的概念。我们通过一个图进行说明：
  
#流程文字描述：
1.锁池（EntrySet）：代表正在等待同一锁对象的线程集合，线程进入BLOCKED状态
2.拥有者（Owner）：代表已经获取到锁对象的线程
3.等待池（WaitSet）：代表已经进入WAITING状态，等待被唤醒的线程集合
4.流程描述：
  4.1.enter：线程准备获取锁对象，此时锁被其它线程占有，线程进入EntrySet
  4.2.acquire：当其它线程释放锁对象，EntrySet中的某个线程获取占有锁对象
  4.3.release：占有锁对象线程，通过wait方式释放锁对象，进入WaitSet中，等待被唤醒
  4.4.acquire：当有其它线程，通过notify/notifyAll方法唤醒WaitSet中线程，线程将重新进入EntrySet，重新竞争获取锁对象
  4.5.release and exit：占有锁对象线程，释放锁并退出执行，线程生命周期结束