多线程学习(六)——线程通信之传统线程通信(存钱取钱问题)

本文介绍了一个存款和取钱的线程控制案例,通过设置标志位和利用Object类的wait()、notify()方法实现线程间的交互。存款者与取钱者线程通过共享账户交替操作。

       假设系统中有两个线程,它们分别代表存款者和取钱者——假设系统有一种特殊的要求,系统要求存款者和取钱者不断地重复存款和取钱的动作,而且要求每当存款者将钱存入指定账户后,取钱者要立即取出这笔钱。不允许存款者连续两次存钱,也不允许取钱者连续两次取钱。

       上面的功能可以借助Object类提供的wait(),notify()和notifyAll()三个方法,这三个方法不属于Thread类,而是属于Object类。但这三个方法必须由同步监视器对象来调用,分别说明如下:

        1、使用synchronized修饰的同步方法,因为该类的默认实例(this)就是同步监视器,所以可以再同步方法中直接调用这三个方法。

        2、使用synchronized修饰的同步代码块,同步监视器是synchronized后括号里的对象,所以必须使用该对象调用这三个方法。

关于三个方法的解释如下:

wait():导致当前线程等待,直到其他线程调用该同步监视器的notify()方法或notifyAll()方法来唤醒该线程。wait()方法有三种形式,不带参数的wait(一直等待,直到其他线程通知)、带毫秒参数的wait()和带毫秒、毫微秒参数的wait()(这两种方法都是等待指定的时间后自动苏醒)。

notify():唤醒在此同步监视器上等待的单个线程。若是所有线程都在此监视器上等待,则还行其中任意一个线程。只有当线程放弃对该同步监视器的锁定后(使用wait()方法),才可以执行被唤醒的线程。

notifyAll():唤醒在此同步监视器上等待的所有线程。只有当线程放弃对该同步监视器的锁定后,才可以执行被唤醒的线程。

        对于上面假设的功能,可以设置一个标志位来标记账户中是不是有存款,当标志位flag为false时,表示账户中没有存款,存款者线程可以向下执行,当存款者把钱存入账户后,把标志位flag设置为true,表示账户中有存款,这时调用notify()或者notifyAll()方法来唤醒其他线程。当存款者线程进入线程体后,如果flag为true就调用wait()方法让该线程等待。

        当标志位flag为true时,表明账户中已经存入存款了,则取钱者线程可以想下执行,当取钱者把钱从账户中取走后,将flag设置为false,并调用notify()或者notifyAll()方法来唤醒其他线程,当取钱者进入线程体后,如果flag为false就调用wait()方法让该线程等待。

下面是程序示例:

1、Account类

public class Account {
	//设置标志位flag
	private boolean flag = true;
	//封装账户编号、账户余额的两个成员变量
	private String accountNo;
	private double balance;
	public Account() {}
	//构造器
	public Account(String accountNo,double balance) {
		this.accountNo = accountNo;
		this.balance = balance;
	}
	public String getAccountNo() {
		return accountNo;
	}
	public void setAccountNo(String accountNo) {
		this.accountNo = accountNo;
	}
	//因为账户余额不允许随便修改,所以只为balance提供了getter方法
	public double getBalance() {
		return this.balance;
	}
	
	//提供一个线程安全的draw()方法来完成取钱操作
	public synchronized void draw(double drawMoney) {
		try {
			//表示有钱
			if(flag) {
				//执行取钱操作
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  取钱:"+drawMoney);
				balance -= drawMoney;
				System.out.println("账户余额为:"+balance);
				//将标志位变为false,表示账户种已经没有钱
				flag = false;
				//唤醒其他线程
				notifyAll();
			}else {//表示没钱
					wait();
			}
		}catch (InterruptedException e) {			
			e.printStackTrace();
		}
	}
	
	//提供一个线程安全的deposit()方法来完成存钱操作
	public synchronized void deposit(double depositMoney) {
		try {
			//有钱
			if(flag) {
				wait();
			}else {
				//执行存款操作
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  存款:" + depositMoney);
				balance+=depositMoney;
				System.out.println("账户余额为:"+balance);
				//账户种有钱,并唤醒其他线程
				flag = true;
				notifyAll();
			}
		}catch(InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	}
	
	
	//下面两个方法根据accountNo来重写hashCode()和equals()方法
	public int hashCode() {
		return accountNo.hashCode();
	}
	public boolean equals(Object obj) {
		if(this == obj) 
			return true;
			if(obj!=null && obj.getClass() == Account.class) {
				Account target = (Account)obj;
				return target.getAccountNo().equals(accountNo);
			}		
		return false;
	}
}

2、取钱者线程类

public class DrawMoneyThread extends Thread{
	//模拟用户账号
	private Account account;
	//当前取钱线程所希望取的钱数
	private double drawMoney;
	public DrawMoneyThread(String name,Account account,double drawMoney) {
		super(name);
		this.account = account;
		this.drawMoney = drawMoney;
	}
	//当多个线程修改同一个共享数据时,将涉及数据安全问题
	public void run() {
		for(int i=0;i<100;i++) {
		account.draw(drawMoney);
		}
	}
}

3、存钱者线程类

public class DepositMoneyThread extends Thread{
	//模拟用户账户
	private Account account ;
	//当前存款线程所希望存的钱数
	private double depositMoney;
	public DepositMoneyThread(String name,Account account,double depositMoney) {
		super(name);
		this.account = account;
		this.depositMoney = depositMoney;
	}
	
	public void run() {
		for(int i=0;i<100;i++) {
			account.deposit(depositMoney);
		}
	}

4、取钱存钱过程测试类

public class DrawMoneyAndDepositMoneyTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		//创建一个账户
		Account account = new Account("32754",800);
		//模拟两个线程对同一个用户取钱
		new DrawMoneyThread("取钱者1",account,800).start();
		new DepositMoneyThread("存钱者1", account, 800).start();
		new DepositMoneyThread("存钱者2", account, 800).start();
		new DrawMoneyThread("取钱者2",account,800).start();
	}
}

运行结果如下:


从结果可以看到取钱和存钱交替执行。

(参考《疯狂Java讲义第3版》)

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