线程通信+线程池

本文探讨了生产者消费者问题的解决方案,包括管程法和信号灯法,重点介绍了如何使用Java的wait(), notify()和notifyAll()方法进行线程间通信。同时,讲解了线程池在并发场景中的应用,以及如何使用ExecutorService和Executors工具类来管理线程池,提升性能和资源利用率。

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生产者消费者问题

这是一个线程同步问题,生产者和消费者共享同一个资源,并且生产者二号消费者之间相互依赖,互为条件。
  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)
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,知道其他线程通知,与sleep不同(不释放锁),会释放锁
wait(long timeout)指定等待毫秒数
notify()唤醒一个处于等待状态的线程
notifyAll唤醒同一个对象上所有调用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,否则会抛出异常IIIegalMonitorStateException

解决方式

1.管程法
生产者将生产好的数据存入缓冲区,消费者从缓冲区拿出数据

package Thread;

public class Thread3 {
    public static void main(String[] args) {
    BufferArea bufferArea=new BufferArea();
    new Producer(bufferArea).start();
    new Consumer(bufferArea).start();

    }

}
//产品
class Product{
    int id;

    public Product(int id) {
        this.id = id;
    }
}
//生产者
class Producer extends Thread{
    BufferArea bufferArea;

    public Producer(BufferArea bufferArea) {
        this.bufferArea = bufferArea;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("生产第"+i+"个产品");
            bufferArea.pushProduct(new Product(i));
        }
    }
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
    BufferArea bufferArea;

    public Consumer(BufferArea bufferArea) {
        this.bufferArea = bufferArea;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("拿走第"+bufferArea.getProduct().id+"产品");
        }
    }
}
//缓冲池
class BufferArea{
    //缓冲池长度为10;
    Product []products=new Product[10];
    //缓冲池数量
    int count=0;
    //生产者往缓冲池放入产品
    public synchronized void pushProduct(Product product){
        if(count==products.length){
            //如果缓冲池产品满了,停止生产,等待消费
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        products [count]=product;
        count++;
        //唤醒消费者消费
        this.notify();

    }
    //消费者消费产品
    public synchronized Product getProduct(){
        //如果缓冲池没有产品,停止消费,唤醒生产者生产
        if (count==0){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //有产品就取走
        count--;
        Product product=products[count];
        //唤醒生产者
        this.notify();

        return product;
    }




}

2.信号灯法
通过标志位体现

package Thread.Thread3;
//信号灯法  生产者消费者问题
public class ThreadTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Television television=new Television();
        new Actor(television).start();
        new Audience(television).start();

    }


}
//生产者--》演员
class Actor extends Thread{
    Television television;

    public Actor(Television television) {
        this.television = television;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if(i%2==0){
                this.television.Perform("<<世上只有妈妈好>>");
            }
            this.television.Perform("广告时间:送礼就送脑白金");

        }
    }
}
//消费者--》观众
class Audience extends Thread{
    Television television;

    public Audience(Television television) {
        this.television = television;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            this.television.Watch();
        }

    }
}

//产品
class Television {
//flag=true 演员表演,观众等待
//flag=false 观众观看,演员等待

    boolean flag=true;

    //节目内容为唱歌
   private String voice;
    //演员表演节目
    public synchronized void Perform( String voice){
   
        if(!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //演员表演完毕,提醒观看
    }else{
            System.out.println("节目内容为:"+voice);
            this.notifyAll();
            //传入参数
            this.voice=voice;
            //刷新标志位
            this.flag=!this.flag;
        }



    }
    //观众观看节目

public synchronized void Watch(){
      if(flag){
          try {
              this.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
    System.out.println("观看了"+voice);
      this.notifyAll();
    this.flag=!this.flag;

}
}

线程池


  背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大。
  思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。
好处:
  提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
  降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)
  便于线程管理:

corePoolSize核心池大小
maximumPoolSize最大线程数
keepAliveTime线程没有任务时最多保持多久时间会终止

使用线程池


  JDK5.0后提供了线程池相关API:ExecutorService和Executors
  ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
  Executors:工具类、线程池的工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池

void execute(Runnable command)执行命令,没有返回值,一般执行Runnable
《T》Future 《T》submit(Callable《T》task)执行命令,有返回值,一般执行Callable
void shutdown();关闭连接池
package Thread.Thread3;

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class PoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建
        ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(5);
        Test test=new Test();
        //执行
        service.execute(test);
        service.execute(test);
        service.execute(test);
        //关闭
        service.shutdown();
    }
}
class Test implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

ps:b站狂神学习

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