多线程之线程协作

简介: 多线程之线程协作

(一)、线程通信


  • 应用场景:


  • 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,消费者将仓库中的产品取走消费。
  • 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,知道仓库中的产品被消费者取走为止。
  • 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,知道仓库中再次放入产品为止。


  • 分析:


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相互依赖,互为条件。


  • 对于生产者,没有生产产品之前,要通知消费者等待,而生产力产品之后,又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可组织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


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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IIIengalMonitorStateException


  • 解决方式1:


并发协作模型“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


  • 解决方式2:


并发协作模型“生产者/消费者模式”—>信号灯法


(二)、管程法


package com.hxl.gaoji;
//测试:生产者消费者模式--->利用缓冲区解决:管程法
//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++) {
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了" + i + "只鸡");
        }
    }
}
//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S
class SynContainer{
    //需要一个容器大小
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //容器计数器
    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
        if(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
        if(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];
        //吃完了,通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}


(三)、信号灯法



package com.hxl.gaoji;
//测试生产者消费者问题2:信号灯法,标志位解决
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("我爱你播放中");
            }else{
                this.tv.play("快手,很快");
            }
        }
    }
}
//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();//通知唤醒
        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("观众观看了:"+voice);
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}
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