线程协作
（生产者消费模式–问题） 线程沟通通信
◆应用场景:生产者和消费者问题
◆假设仓库中只能存放一件产品,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
分析
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,又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)
解决
◆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seep不同,会释放锁 |
| wait (long timeout) | 指定等待的毫秒数 |
| 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wat(方法的线程,优先级别高的线程优先调度 |
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lllegalMonitorStateException
实现
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入缓冲区,消表者从缓冲区拿出数据
package lock;
//生产者消费者模型--->利用缓冲区解决； 管程法
public class TestPC {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container = new SynContainer(3);
new Productor(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
//生产者Productor
class Productor extends Thread {
SynContainer container;
public Productor(SynContainer container) {
this.container = container;
}
//生产
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
try {
container.push(new Chicken(i));
System.out.println("生产了第" + i + "只鸡");
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//消费者 Consumer
class Consumer extends Thread {
SynContainer container;
public Consumer(SynContainer container) {
this.container = container;
}
//消费
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
System.out.println("消费了第" + container.pop().id + "只鸡");
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//产品
class Chicken {
int id;
public Chicken(int id) {
this.id = id;
}
}
//缓冲区
class SynContainer {
//一个容器大小
Chicken[] chickens;
int coont = 0;
private int onHeard;//消费者购买了的数量
public SynContainer(int chickens) {
this.chickens = new Chicken[chickens];
onHeard = chickens;
}
//生产者放入产品
public synchronized void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
//如果容器满了，就等待消费者消费
if (coont == chickens.length) {
//通知消费者消费 生产者等待
this.wait();
}
//如果没有满，我们就丢入产品
chickens[coont] = chicken;
coont++;
//可以通知消费者消费
this.notifyAll();
}
//消费者取出产品
public synchronized Chicken pop() throws InterruptedException {
//判断是否消费
if (coont == 0) {
//等待生产者生产，消费者等待
this.wait();
}
//可以消费
coont--;
Chicken chicken = chickens[coont];
//吃完了，通知生产者生产
this.notifyAll();
return chicken;
}
效果
自己动手 改了下缓存区，改成当库存满了 才让消费者去消费，和只有当消费者消费完了 才让生产者去生产
package lock;
//生产者消费者模型--->利用缓冲区解决； 管程法
// 生产者放入产品
public synchronized void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
if (coont == chickens.length) {
//满了 生产者等待消费者买完
this.notifyAll();
this.wait();
}
if(onHeard == chickens.length){//消费者把库存都消耗了
//没有满 开始做
chickens[coont] = chicken;
coont++;
}
}
//消费者取出产品
public synchronized Chicken pop() throws InterruptedException {
if(onHeard == chickens.length ){
//如果把生产 的全部拿掉，开始等待生产者生产，
this.notifyAll();
this.wait();
}
if (coont == chickens.length && onHeard == chickens.length) {
//如果满了，还原onHeard 开始消费
onHeard = 0;
}
onHeard++;//添加到手数量，不会因为库存的改变而改变，当库存满了后，再重置开始消费
coont--;
Chicken chicken = chickens[coont];
return chicken;
}
}
需要引入判断变量onHeard来判断库存是否被消费者拿完，如果onHeard和库存数量一致，相当于是拿完了，当满了库存以及onHeard和库存数量一样，就重置onHeard，继续进行消费
this.notifyAll();
this.wait();
控制函数有它自己的作用域，需要放在合适的位置进行等待或者开始
信号灯法
package lock;
//测试生产者消费者的问题2：信号灯法，标志位解决
public class TestPC2 {
public static void main(String[] args) {
Tv tv = new Tv();
new Player(tv).start();
new Watcher(tv).start();
}
}
//生产者 -- 演员
class Player extends Thread {
Tv tv;
public Player(Tv tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
if(i % 2== 0){
this.tv.play("快乐大本营");
}else{
this.tv.play("抖音：记录美好生活");
}
}
}
}
//消费者 -- 观众
class Watcher extends Thread {
Tv tv;
public Watcher(Tv tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
tv.wacth();
}
}
}
//产品 -- 节目
class Tv {
//演员表演，观众等待 T
//观众观看，演员等待 F
String voice;//表演节目
boolean flag = true;
//表演
public synchronized void play(String voice) {
if (!flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("演员表演了：" + voice);
//通知观众
this.notifyAll();//通知
this.voice = voice;
this.flag = !this.flag;
}
//观看
public synchronized void wacth() {
if (flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("观众观看了：" + voice);
//通知演员表演
this.notifyAll();
this.flag = !this.flag;
}
}
以上是使用flag的boolean值 去控制线程的使用对象情况
使用线程池
◆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。类似生活中的公共交通工具。
◆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◆ core Poolsize:核心池的大小
◆ maximum Poolsize:最大线程数
◆ keepalive Time:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止◆JDK5.0起提供了线程池相关AP|: ExecutorService和 Executors
◆ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类 ThreadPoo|Executor◆ void execute( Runnable command):执行任务命令,没有返回值,一般用来执厅 Runnable
◆ Future submit( Callabletask):执行任务,有返回值,一般又来执行Callable
◆void shutdown():关闭连接池◆ 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
package lock;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//测试线程池
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//1.创建服务，创建线程池
//newFixedThreadPool 参数为线程池大小
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
//2.关闭连接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
// for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":");
// }
}
}
总结
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
//总结 线程的创建
public class TreadNew {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
new MyThread().start();
new Thread(new MyThread1()).start();
FutureTask<String> futureTask = new FutureTask(new MyThread2());
new Thread(futureTask).start();
String str = futureTask.get();
System.out.println(str);
}
}
//1.继承Thread类
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
// 主要执行
// super.run();
System.out.println("MyThread");
}
}
//2.实现Runnable接口
class MyThread1 implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread1");
}
}
//3.实现callable接口
class MyThread2 implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("MyThread2+Callable运行了");
return "MyThread2";
}
}
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