Java-多线程(线程协作)

生产者消费者模式

实体:生产者,消费者,仓库
仓库只能存放固定大小的产品
生产者生产产品放入仓库(前提是仓库没满)
消费者消费从仓库拿走产品(前提是仓库有产品)

这里存在明显的先后顺序,是一个线程同步问题,生产者和消费者共享一个资源,二者互为依赖,互为条件

在生产者消费者问题中,仅有synchronized是不够的

  • synchronized虽然可阻止并发更新同一个共享资源,实现了同步
  • 但synchronized不能实现不同线程之间的消息传递(通信),比如生产者没生产时,通知消费者等待,消费者消费后,通知生产者继续生产

线程通信

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()

唤醒同一个对象所有调用wait()方法的线程,优先级高的线程优先调度

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,否则抛出异常IllegalMonitorstateException

解决生产者消费者问题

管程法

  • 生产者:负责生产数据的模块
  • 消费者:负责处理数据的模块
  • 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放入缓冲区,消费者从缓冲区拿出数据

//测试:生产者,消费者模型-->利用缓冲区解决(管程法)
//生产者,产品,消费者,缓冲区
public class TestPc {
    public static void main(String[] args) {
        BufZone bufZone = new BufZone();

        new Productor(bufZone).start();
        new Consumer(bufZone).start();
    }

}

//生产者
class Productor extends Thread{
    BufZone bufZone;
    public Productor( BufZone bufZone){
        this.bufZone = bufZone;
    }

    //生产
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("生产了第"+i+"件产品");
            bufZone.push(new Product(i));
        }
    }
}

//消费者
class Consumer extends Thread{
    BufZone bufZone;
    public Consumer( BufZone bufZone){
        this.bufZone = bufZone;
    }

    //消费


    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了第"+bufZone.pop().id+"件产品");
        }
    }
}

//产品
class Product{
    int id;//产品编号

    public Product(int id) {
        this.id = id;
    }
}

//缓冲区
class BufZone {
    //容器大小
    Product[] container = new Product[10];
    //容器计数器
    int count = 0;

    //生产者生产
    public synchronized void push(Product p){
        //如果容器满了等待消费者消费
        if (count == container.length-1){
            //通知消费者消费,生产者等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有忙就继续生产
        container[count] = p;
        count++;
        //可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();

    }

    //消费者消费
    public synchronized Product 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--;
        Product p = container[count];//拿出并保存在p
        //通知生产者生产
        this.notifyAll();

        return p;
    }
}

信号灯法

//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
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("百家讲坛播放中");
            }else {
                this.tv.play("这是一个广告");
            }
        }
    }
}

//消费者
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
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){
            //如果标志位false ,观众在看,演员等待
            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();//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;
    }
}