使用wait/notify模拟Queue+ThreadLocal

在main函数中设置队列的容量为5，并添加了a、b、c、d、e这5个元素。在子线程t1中，想要将元素f、g添加进入队列，但是由于队列已满，执行lock.wait()，释放lock对象锁。t2线程从队列中取出两个元素，它获取到lock对象锁之后，因此时队列容量已满为5个，则从队列中取出元素并执行lock.notify发送通知给t1，t1等待t2中取出一个元素的代码执行完毕并释放lock锁之后，t1获得lock锁就可以向队列中添加一个元素了。

import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class MyQueue {
	
	//1 需要一个承装元素的集合 
	private LinkedList<Object> list = new LinkedList<Object>();
	
	//2 需要一个计数器
	//AtomicInteger是一个提供原子操作的Integer类，通过线程安全的方式操作加减。
	private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
	
	//3 需要制定上限和下限
	private final int minSize = 0;//声明时初始化
	
	private final int maxSize ;
	
	//4 构造方法
	public MyQueue(int size){
		this.maxSize = size;//在构造方法中初始化
	}
	
	//5 初始化一个对象 用于加锁
	private final Object lock = new Object();
	
	
	//put(anObject): 把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断，直到BlockingQueue里面有空间再继续.
	public void put(Object obj){
		synchronized (lock) {
			while(count.get() == this.maxSize){
				try {
					lock.wait();
				} catch (InterruptedException e) {//中断异常
					e.printStackTrace();
				}
			}
			//1 加入元素
			list.add(obj);
			//2 计数器累加
			count.incrementAndGet();
			//3 通知另外一个线程（唤醒）
			lock.notify();
			System.out.println("新加入的元素为:" + obj);
		}
	}
	
	
	//take: 取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的数据被加入.
	public Object take(){
		Object ret = null;
		synchronized (lock) {
			while(count.get() == this.minSize){
				try {
					lock.wait();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			//1 做移除元素操作
			ret = list.removeFirst();
			//2 计数器递减
			count.decrementAndGet();
			//3 唤醒另外一个线程
			lock.notify();
		}
		return ret;
	}
	
	public int getSize(){
		return this.count.get();
	}
	
	
	public static void main(String[] args) {
		
		final MyQueue mq = new MyQueue(5);
		mq.put("a");
		mq.put("b");
		mq.put("c");
		mq.put("d");
		mq.put("e");
		
		System.out.println("当前容器的长度:" + mq.getSize());
		
		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				mq.put("f");
				mq.put("g");
			}
		},"t1");
		
		t1.start();
		
		
		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				Object o1 = mq.take();
				System.out.println("移除的元素为:" + o1);
				Object o2 = mq.take();
				System.out.println("移除的元素为:" + o2);
			}
		},"t2");
		
		
		try {
			TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
		t2.start();
	}
}

Eclipse中console输出

t2取走队列中一个元素后，释放锁并执行System.out.println("移除的元素为:" + o1);。与此同时，t1获得对象锁并执行put方法中lock.wait后面的代码，并System.out.println("新加入的元素为:" + obj);。上图中椭圆标注的部分，由于t1与t2同时运行，执行各自代码的时间点的先后顺序导致。

ThreadLocal

ThreadLocal概念：线程局部变量，是一种多线程间并发访问变量的解决方案。它完全不提供锁，而是使用空间换时间的手段，为每个线程提供变量的独立副本，以保障线程安全。从性能上来说，ThreadLocal不具有绝对的优势，在并发不是很高的情况下，加锁的性能会更好，但是作为一套与锁完全无关的线程安全解决方案，在高并发量或者竞争激烈的场景，使用ThreadLocal可以在一定程度上减少锁竞争。

public class ConnThreadLocal {

	public static ThreadLocal<String> th = new ThreadLocal<String>();
	
	public void setTh(String value){
		th.set(value);
	}
	public void getTh(){
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + this.th.get());
	}
	
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		
		final ConnThreadLocal ct = new ConnThreadLocal();
		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				ct.setTh("张三");
				ct.getTh();
			}
		}, "t1");
		
		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					Thread.sleep(1000);
					ct.getTh();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}, "t2");
		
		t1.start();
		t2.start();
	}
	
}

在t1、t2两个线程中，都存在变量的本地副本。所以，在t1中修改对象的th值，在t2中是获取不到的。