Java线程通信中关于生产者与消费者案例分析

相关方法:
wait():一旦执行此方法,当前线程就进入阻塞状态,并释放同步监视器。
notify():一旦执行此方法,就会唤醒被wait的一个线程,如果有多个线程被wait,就唤醒优先级高的那个。
notifyAll():一旦执行此方法,就会唤醒所有被wait的线程。
说明:
1.wait(),notify(),notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
2.wait(),notify(),notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。
否则,会出现IllegalMonitorStateException异常
3.wait(),notify(),notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。

线程通信的例子:使用两个线程打印1-100.线程1,线程2 交替打印

class Number implements Runnable{
    private int number = 1;
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (this) {
                notify();
                if(number <= 100){
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);
                    number++;
                    try {
                        //使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }else{
                    break;
                }
            }
        }
    }
}
public class CommunicationTest {
    public static void main(String[] args) {
        Number number = new Number();
        Thread t1 = new Thread(number);
        Thread t2 = new Thread(number);
        t1.setName("线程1");
        t2.setName("线程2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

经典例题:生产者/消费者问题

生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk),而消费者(Customer)从店员处取走产品店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20),如果生产者试图生产更多的产品,店员会叫生产者停一下,如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产,如果店中没有产品了,店员会告诉消费者等一下,如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。

这里可能出现两个问题:

>生产者比消费者快时,消费者会漏掉一些数据没有取到。

>消费者比生产者块时,消费者会取相同的数据。

分析:

  1. 是否是多线程问题?是,生产者线程,消费者线程
  2. 是否有共享数据?有,店员(或产品)
  3. 如何解决线程安全问题?同步机制,有三种方法
  4. 是否涉及线程的通信?是
class Clerk{
    private int productCount = 0;
    //生产产品
    public synchronized void produceProduct() {
        if(productCount < 20){
            productCount++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始生产第" + productCount + "个产品");
            notify();
        }else{
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    //消费产品
    public synchronized void consumeProduct() {
        if(productCount > 0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始消费第" + productCount + "个产品");
            productCount--;
            notify();
        }else{
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
class Producer extends Thread{//生产者
    private Clerk clerk;
    public Producer(Clerk clerk){
        this.clerk = clerk;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName() + ":开始生产产品.....");
        while(true){
            try {
                sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            clerk.produceProduct();
        }
    }
}
class Consumer extends Thread{//消费者
    private Clerk clerk;
    public Consumer(Clerk clerk){
        this.clerk = clerk;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName() + ":开始消费产品.....");
        while(true){
            try {
                sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            clerk.consumeProduct();
        }
    }
}
public class ProductTest {
    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();
        Producer p1 = new Producer(clerk);
        p1.setName("生产者1");
        Consumer c1 = new Consumer(clerk);
        c1.setName("消费者1");
        Consumer c2 = new Consumer(clerk);
        c2.setName("消费者2");
        p1.start();
        c1.start();
        c2.start();
    }
}

sleep()和wait()的异同?

1.相同点:一旦执行方法,都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
2.不同点:

1)两个方法声明的位置不同,Thread类中声明sleep(),Object类中声明wait()

2)调用的要求不同:sleep()可以在任何需要的场景下调用。wait()必须使用在同步代码块或同步方 法中

3)关于是否释放同步监视器:如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中,sleep()不会释放 锁,wait()会释放锁

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时间: 2021-09-13

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