Java多線程之生產者消費者模型


線程間的通訊

wait()在對象上等待,等待通知(在等待過程中釋放對象鎖、等待必須在同步塊內、這個對象就是同步鎖)《讓線程進入阻塞狀態,將線程放入等待池中》

notify()通知在這個對象上等待的一個線程,喚醒它,讓它不再等下去(必須在同步塊內調用,同步鎖必須是調用這個方法的對象)《》

notifyAll()和notify()差不多,區別在于是通知在這個對象上等待的所有線程

注意:線程間通訊的幾個方法()

總結:wait、notify、notifyAll必須是同步代碼塊中被調用,

wait()在對象上等待,等待通知(在等待過程中釋放對象鎖、等待必須在同步塊內、這個對象就是同步鎖)

//要在這個線程中等待

public class Wifeextends Thread {

private Object message;//等待對象,同時也是同步鎖

public Wife(Object message) {

this.message = message;???? //初始化,從外部傳入

}

public void run(){

synchronized (message){//wait動作必須在一個同步塊內部,而且對象鎖必須是等待的對象

System.out.println("開始等待");

try {

message.wait();//在對象進行等待,等待過程中釋放鎖,另一線程的同步塊得以執行

System.out.println("收到音訊,結束等待");

} catch(InterruptedException e) {

// TODOAuto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

}

}

public class Husband{

public static void main(String[] args){

Object message? = new Object();? //創建對象

Wife t = newWife(message);????? //新建線程,傳入對象

t.start();//啟動

System.out.println("上京趕考");

try {

Thread.sleep(5000);

} catch (InterruptedExceptione) {

// TODOAuto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

System.out.println("考上狀元");

System.out.println("飛鴿傳書");

synchronized (message){//notify動作必須在同步塊內,而且對象鎖必須是調用通知的對象

message.notify();//通知在這個對象上等待的線程,當這個同步塊結束,通知的那個線程的wait就返回并繼續執行

}

}

}

notify()通知在這個對象上等待的一個線程,喚醒它,讓它不再等下去(必須在同步塊內調用,同步鎖必須是調用這個方法的對象)

notifyAll()和notify()差不多,區別在于是通知在這個對象上等待的所有線程

public class CowManextends Thread {

private Object message;

public CowMan(Object message) {

this.message = message;

}

public void run(){

synchronized (message) {

System.out.println("牛郎等待");

try {

message.wait();

} catch(InterruptedException e) {

// TODOAuto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

System.out.println("牛郎去鵲橋");

}

}

}

public class Fairyextends Thread {

private Object message;

public Fairy(Object message) {

this.message = message;

}

public void run(){

synchronized (message) {

System.out.println("織女等待");

try {

message.wait();

} catch(InterruptedException e) {

// TODOAuto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

System.out.println("興沖沖跑去鵲橋相會");

}

}

}

public static voidmain(String[] args) throws Exception {

Object message = newObject();//創建共同使用的信息對象

CowMan cowMan = newCowMan(message);//牛郎和織女都等待同一個信息,七月初七到來的信息

Fairy fairy = newFairy(message);

cowMan.start();

fairy.start();

for(int i=1;i<=7;i++){

System.out.println("七月初"+i);

Thread.sleep(1000);

}

synchronized (message) {

message.notifyAll();//通知在這個對象上等待著的所有線程,牛郎和織女

}

}

1.1????生產者消費者模式

public class Demo {

publicstatic void main(String[] args) {

Resouser = new Resouse("蘋果");

newProduce("生產者", r).start();

newConsumer("消費者", r).start();

}

}

/**

* 消費者類

*

*/

class Consumer extends Thread {

Resouser;

publicConsumer(String name, Resouse r) {

super(name);

this.r= r;

}

@Override

publicvoid run() {

//不停拿資源

while(true) {

r.get();

}

}

}

class Produce extends Thread {

Resouser;

publicProduce(String name, Resouse r) {

super(name);

this.r= r;

}

@Override

publicvoid run() {

//不停生產

while(true) {

r.put();

}

}

}

class Resouse {

Stringname;

intid;

booleanflag; // 記錄有沒有資源

publicResouse(String name) {

this.name= name;

}

/**

* 放資源

*/

publicsynchronized void put() {

try{

if(flag) {

wait();//讓線程進入等待狀態(阻塞狀態的一種),直到被notify()方法喚醒

}

//生產資源

id++;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "...生產了....."

+name + id);

flag= true;

//通知消費者

notify();

Thread.sleep(500);

}catch (InterruptedException e) {

//TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

//【同步方法的實質是同步代碼塊,同一個類中的不同行為<方法>的同步,是可行的。同步鎖是當前對象,

//即在多線程中同一時間片段中,對象只會調用類中同步的其中一個同步方法】

/**

* 取資源

*/

public/*synchronized */void get() {

synchronized(this) {//同步鎖就是對象監視器,他只會監控同步鎖對應的代碼塊中的代碼

try{

if(!flag) { // 沒有資源就等待生產

wait();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()

+"...消費了...." + name + id);

flag= false; // 消費完得告訴生產者沒有資源了

//通知生產者

notify();

Thread.sleep(500);

}catch (InterruptedException e) {

//TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

}

}

1.2????生產者消費者復合模式

publicclass Demo {

public static void main(String[] args){

Resouse r = newResouse("蘋果");

new Produce("生產者1號",r).start();

new Consumer("消費者1號",r).start();

new Produce("生產者2號", r).start();

new Consumer("消費者2號",r).start();

new Produce("生產者3號",r).start();

}

}

/**

* 消費者類

*

*/

classConsumer extends Thread {

Resouse r;

public Consumer(String name, Resouse r){

super(name);

this.r = r;

}

@Override

public void run() {

// 不停拿資源

while (true) {

r.get();

}

}

}

classProduce extends Thread {

Resouse r;

public Produce(String name, Resouse r){

super(name);

this.r = r;

}

@Override

public void run() {

// 不停生產

while (true) {

r.put();

}

}

}

classResouse {

String name;

int id;

boolean flag; // 記錄有沒有資源

public Resouse(String name) {

this.name = name;

}

/**

* 放資源

*/

public synchronized void put() {

try {

while (flag) {

wait();// 讓線程進入等待狀態(阻塞狀態的一種),直到被notify()方法喚醒

}

// 生產資源

id++;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "...生產了....."

+name + id);

flag = true;

// 通知消費者

notifyAll();

Thread.sleep(500);

} catch (InterruptedExceptione) {

// TODOAuto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

// 【同步方法的實質是同步代碼塊,同一個類中的不同行為<方法>的同步,是可行的。同步鎖是當前對象,

// 即在多線程中同一時間片段中,對象只會調用類中同步的其中一個同步方法】

/**

* 取資源

*/

public/* synchronized */void get() {

synchronized (this) {//同步鎖就是對象監視器,他只會監控同步鎖對應的代碼塊中的代碼

try {

while(!flag) { // 沒有資源就等待生產

wait();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()

+"...消費了...."+ name + id);

flag =false; // 消費完得告訴生產者沒有資源了

// 通知生產者

notifyAll();

Thread.sleep(500);

} catch(InterruptedException e) {

// TODOAuto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

}

}

1.3????新的線程同步方法

多生產者多消費者的問題

1、? if語句換成while語句

可以保證在生產或消費之前都先判斷一次資源的情況

2、? notity方法換成notifyAll方法

可以保證每次都能喚醒對方的線程

在JDK1.5之后,可以使用Lock接口和Condition接口來解決以上問題

1.3.1? Lock接口

通過Lock接口也可以實現線程的同步處理,并且可以讓同步處理變得更加靈活(需要手動實現獲取鎖和釋放鎖的操作)

//示例代碼

//創建Lock對象(可以將Lock對象理解為原來的鎖對象)

Locklock = new ReentrantLock();

lock.lock();//獲取鎖

try{

//被同步的代碼

}finally {

lock.unlock();//釋放鎖

}

1.3.2? Condition接口

Condition對象將原先在Object類中的監視器方法(wait、notify、notifyAll)抽取出來進行封裝,每一個Condition對象都是一個等待池,一個Lock對象可以綁定多個Condition對象,這樣一來可以讓線程間的通訊操作變得更加靈活。

//創建Condition對象,并和指定的Lock對象綁定

Lock lock = ...;

Condition condition = lock.newCondition();

線程間通訊的三個方法

1)await():替代wait方法

2)signal():替代notify方法

3)signalAll():替代notifyAll方法

1.3.3? 示例1

/*

* 有5輛火車要過山洞,但確保山洞同時只能有一輛火車通過(過山洞需要1秒),打印輸出火車通過的順序。

* (過山洞的順序是不可控的,只要保證同一時間只有一輛火車能通過山洞即可)

* 提示:使用線程同步,一輛火車就是一個線程

*/

publicclass LockDemo {

public static void main(String[] args){

// TODO Auto-generated methodstub

newTrain("火車1").start();

new Train("火車2").start();

new Train("火車3").start();

new Train("火車4").start();

new Train("火車5").start();

}

}

classTrain extends Thread{

//創建Lock對象

static Lock lock = new ReentrantLock();

public Train(String name){

super(name);

}

@Override

public void run() {

//獲取鎖

lock.lock();

try {

System.out.println(getName()+"過山洞.....");

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedExceptione) {

// TODOAuto-generated catch block

e.printStackTrace();

}finally{

//釋放鎖

lock.unlock();

}

}

}

1.3.4? 新線程同步復合應用

publicclass Demo {

public static void main(String[] args){

// TODO Auto-generated methodstub

Resource r = newResource("蘋果");

new Producer("生產者1號",r).start();

new Producer("生產者2號",r).start();

new Consumer("消費者1號",r).start();

new Consumer("消費者2號",r).start();

new Consumer("消費者三號", r).start();

}

}

/*

* 消費者類

*/

classConsumer extends Thread {

Resource r;

public Consumer(String name, Resourcer) {

super(name);

this.r = r;

}

@Override

public void run() {

while (true) {

r.get();

}

}

}

/*

* 生產者類

*/

classProducer extends Thread {

Resource r;

public Producer(String name, Resourcer) {

super(name);

this.r = r;

}

@Override

public void run() {

while (true) {

r.put();

}

}

}

/*

* 資源類

*/

classResource {

String name;

int id;

boolean flag; // 記錄有沒有資源

// Lock對象,用于替代同步代碼塊

Lock lock = new ReentrantLock();

// 創建兩個等待池

// 生產者線程用的等待池

Condition producerCon =lock.newCondition();

// 消費者線程用的等待池

Condition consumCon =lock.newCondition();

public Resource(String name) {

this.name = name;

}

// 放資源

public void put() {

lock.lock();

try {

while (flag) {

// 將當前線程(生產者線程放入等待池)

producerCon.await();// 替代了wait方法

}

// 生產資源

id++;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "...生產了...."

+name + id);

flag = true;

// 通知消費者消費

// 喚醒消費者等待池中的線程

consumCon.signal();

Thread.sleep(500);

} catch (InterruptedExceptione) {

// TODO Auto-generatedcatch block

e.printStackTrace();

} finally {

lock.unlock();

}

}

public void get() {

lock.lock();

try {

while (!flag) {

consumCon.await();

}

// 消費資源

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "....消費了...."

+name + id);

flag = false;

//通知生產者生產

producerCon.signal();

Thread.sleep(500);

} catch (InterruptedExceptione) {

// TODOAuto-generated catch block

e.printStackTrace();

}finally{

lock.unlock();

}

}

}

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