java----内置监视器

本文深入探讨了Java中的线程同步机制,介绍了监视器的概念及其工作原理,通过生产者与消费者模型展示了如何利用synchronized关键字及wait(), notify()方法实现线程间的同步与通信。

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监视器(monitor)是一个相互排斥且具备同步能力的对象。监视器中的一个时间点上,只能有一个线程执行一个方法。线程通过获取监视器上的锁进入监视器,并且通过释放锁退出监视器。任意对象都可能是一个监视器。一旦一个线程锁住对象,该对象就成为监视器。加锁是通过在方法或块上使用synchronized关键字来实现的。在执行同步方法或块之前,线程必须获得锁。如果条件不适合线程继续在监视器内执行,县城可能在监视器中等待。可以对监视器调用wait()方法来释放锁,这样其他的一些监视器中的线程就可以获取它,也就有可能改变监视器中的状态。当条件满足时,另一线程可以调用notify()方法或notifyAll()方法来通知一个或所有的等待线程重新获取锁并且恢复执行。调用这些方法的模板如下图所示:
这里写图片描述
wait()、notify()和notifyAll()方法必须在这些方法的接收对象的同步方法或同步块中调用。否则就会出现IlleagalMonitorStateException异常。
当调用wait()方法时,它终止线程同时释放对象的锁。当线程被通知之后重新启动时,锁就被重新自动获取。

考虑典型的生产者与消费者的例子。假设使用缓冲区存储整数。缓冲区的大小是受限的。缓冲区提供add(int)方法将一个int值添加到缓冲区中,还提供remove()方法从缓冲区中取出值。

public class ThreadDemo10 {
    public static void main(String[] args){
        Buffer buffer=new Buffer();
        Productor p = new Productor("生产者",buffer);
        Consumer c=new Consumer("生产者",buffer);
        p.start();
        c.start();
    }

}
//生产者
class Productor extends Thread{
    private String name;
    private Buffer buffer;
    public Productor(String name,Buffer buffer){
        this.name=name;
        this.buffer=buffer;
    }
    public void run(){
        int i=0;
        while(true){
            buffer.add(i++);   //生产者线程往缓冲区里面添加数
            try{
                Thread.sleep(50);;
            }
            catch(Exception e){
                e.printStackTrace();   //打印栈跟踪信息
            }
            System.out.println("add: "+i+"");
        }
    }
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
    private String name;
    private Buffer buffer;
    public Consumer(String name,Buffer buffer){
        this.name=name;
        this.buffer=buffer;
    }
    public void run(){
            while(true){
            int i=buffer.remove();  //消费者从缓冲区里面取出数
            try{
                Thread.sleep(100);;
            }
            catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("remove: "+i);

        }
    }
}
class Buffer{
    private java.util.List<Integer> list=new java.util.ArrayList<Integer>();
    private int MAX=100;
    public void add(int n){
        synchronized(this){
            try{
                while(list.size()>=MAX){
                    try{
                        this.wait();   //当缓冲区中的数超出最大值时,调用wait()方法释放锁的监控权,线程进入等待队列
                    }
                    catch(Exception e){
                        e.printStackTrace();
                    }

                }
                list.add(n);
                System.out.println("size: "+list.size());
                this.notify();
            }
            catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
    public int remove(){
        synchronized(this){
            try{
                while(list.size()==0){
                    try{
                        this.wait();   // //当缓冲区中的数为0时,调用wait()方法释放锁的监控权,线程进入等待队列
                    }
                    catch(Exception e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                int i=list.remove(0);
                this.notify();
                return i;
            }
            catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
            return -1;
        }
    }
}
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