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应用场景:
- 假设仓库中只能生产一件商品,生产者将生产出来的产品放入仓库,消费者将仓库中产品取走消费
- 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,直到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,直到仓库中再次放入产品为止
线程通信分析
这个一个线程同步问题,生产者和消费者共享一个资源,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,而生产了产品之后,有需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可阻止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)
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 |
| nofity() | 唤醒一个处于等待状态的线程 |
| nofityAll() | 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程,优先级别高的线程优先调度 |
注意:以上均是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IIIegalMonitorStateException
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到缓存区,消费者从缓存区拿出数据
解决方式 2
并发协作模型 ,"生产者/消费者模式"-->信号灯法
通过boolean标识来进行判断(红路灯)
总之:生产者生产 消费者消费,两条线程之间k可以进行通信,
管程法
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到缓存区,消费者从缓存区拿出数据
代码例子
package com.wyh.thread;
/**
* @program: Thread
* @description: 测试:生产者消费者模型 利用缓冲区解决:管程法
* @author: 魏一鹤
* @createDate: 2022-01-19 23:14
**/
//测试:生产者消费者模型 利用缓冲区解决:管程法
//需要 生产者 消费者 产品 缓冲区
public class TestPC {
public static void main(String[] args){
//容器
SynContainer synContainer = new SynContainer();
//生产者
new Productor(synContainer).start();
//消费者
new Consumer(synContainer).start();
}
}
//生产者
class Productor extends Thread{
//缓冲区
SynContainer container;
//有参构造
public Productor(SynContainer container){
this.container=container;
}
//生产
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
//循环插入
try {
container.push(new Chicken(i));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println( "生产了" +i+ "只鸡" );
}
}
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
//缓冲区
SynContainer container;
//有参构造
public Consumer(SynContainer container){
this.container=container;
}
//消费
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
System.out.println( "消费了" +container.pop().num+ "只鸡" );
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//产品 鸡
class Chicken{
//编号
int num;
//有参构造
public Chicken(int num) {
this.num = num;
}
}
//缓冲区
class SynContainer{
//需要一个容器大小 初始大小为10
Chicken[] chickens=new Chicken[10];
//容器计数器
int count=0;
//生产者生产产品 同步方法
public synchronized void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
//如果容器满了 就需要等待消费者消费
if(count==chickens.length){
//容器满了 通知消费者消费,生产等待
this.wait();
}
//如果没有满,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() throws InterruptedException {
//判断能否消费
if(count==0){
//没有产品 等待生产者生产,消费者等待
this.wait();
}
//如果可以消费 消费
count--;
Chicken chicken=chickens[count];
//吃完了 通知生产者生产
this.notifyAll();
return chicken;
}
}
信号灯法
并发协作模型 ,"生产者/消费者模式"-->信号灯法
通过boolean标识来进行判断(红路灯)
package com.wyh.thread;
/**
* @program: Thread
* @description: 测试生产者 消费者问题2:信号灯法,标志位解决
* @author: 魏一鹤
* @createDate: 2022-01-22 18:35
**/
//定义boolean表示解决
public class TestPC2 {
public static void main(String[] args){
TV tv = new TV();
//生产者表演
new Player(tv).start();
//消费者观看
new Watcher(tv).start();
}
}
//生产者 演员
class Player extends Thread{
TV tv;
//构造方法
public Player(TV tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
//生产者表演节目
for (int i = 0; i < 20; i++) {
if(i%2==0){
try {
this.tv.play( "快乐大本营" );
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
try {
this.tv.play( "抖音" );
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
//消费者 观众
class Watcher extends Thread{
TV tv;
//构造方法
public Watcher(TV tv) {
this.tv = tv;
}
//消费者观看节目
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
try {
this.tv.watch();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//产品 节目
class TV{
//演员表演 观众等待 true
//观众观看 演员等待 false
String voice; //表演的节目
boolean flag=true; //等待标识符
//表演
public synchronized void play(String voice) throws InterruptedException {
if(!flag){
this.wait(); //等待
}
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() throws InterruptedException {
//如果flag为true 那就还没表演
if(flag){
this.wait(); //等待
}
System.out.println( "观众观看了:" + voice);
//通知演员表演
this.notifyAll(); //通知唤醒
this.flag=!this.flag;
}
}
