多线程（6）——线程通信、管程法、信号灯法、线程池

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线程通信

让不同线程之间进行交流，而不是独自执行自己的任务，会传递一些信息

Java提供的用于解决线程之间通信问题的方法

• wait()：表示线程一直等待，知道其他线程通知，与sleep不同，wait会释放锁
• wait()：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wait()方法的线程，优先级高的线程优先调度
• 所有的方法均是Object类的方法，都只能在同步方法或同步代码块中使用，否则会抛出异常

应用场景：生产者和消费者问题

• 对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，生产了产品之后，需要马上通知消费者消费
• 对于消费者，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

管程法

• 生产者：负责生产数据
• 消费者：负责处理数据
• 缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，通过缓冲区进行
• 生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

//生产者消费者：缓冲区（管程法）
public class TestPC1 {
    public static void main(String[] args) {
        box box=new box();
        Productor p=new Productor(box);
        Customer c=new Customer(box);
        p.start();
        c.start();
    }
}

//生产者
class Productor extends Thread {
    box box;

    public Productor(box box) {
        this.box = box;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (box) {
            for (int i = 1; i <= 100; i++) {
                try {
                    box.push(new Chicken(i));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("生产者生产第" + i + "只鸡");
            }
        }
    }
}

//消费者
class Customer extends Thread {
    box box;
    public Customer(box box){
        this.box=box;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (box){
            for(int i=1;i<=100;i++){
                try {
                    System.out.println("消费者消费第"+box.pop().id+"只鸡");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

//缓冲区
class box {
    //容器大小
    Chicken[] c = new Chicken[10];
    //容器已有产品个数
    int count = 0;

    //生产者放入产品
    public void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
        //判断容器是否满
        if (count == c.length) {
            //如果满，生产者等待
            this.wait();
        }
        //如果不满，则放入产品
        c[count++] = chicken;
        this.notifyAll();
    }

    //消费者消费产品
    public Chicken pop() throws InterruptedException {
        //判断容器是否为空
        if (count == 0) {
            //如果空，等待并通知生产者生产
            this.wait();

        }
        //如果不空，则消费
        this.notifyAll();
        return c[--count];
    }

}

//产品对象
class Chicken {
    int id;

    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}

信号灯法

设定一个用于判断生产者生产或者消费者消费的信号灯，信号灯的不同状态，进行相应的线程工作

//生产者消费者：信号灯法
//信号灯法可以看作没有缓冲或者缓冲区容量为1，此时将缓冲区容量的判断条件放在一个boolean中，因此不需要缓冲区
//如在两个线程中，线程A工作，B就停止，线程B工作，A就停止，两者不能同时
public class TestPC2 {
    public static void main(String[] args) {
        Product product = new Product();
        Story story = new Story(product);
        Buyer buyer = new Buyer(product);
        story.start();
        buyer.start();
    }
}

//生产者
class Story extends Thread {
    Product product;

    public Story(Product product) {
        this.product = product;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 24; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                try {
                    product.push("面包");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } else {
                try {
                    product.push("巧克力");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

//消费者
class Buyer extends Thread {
    Product product;

    public Buyer(Product product) {
        this.product = product;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 24; i++) {
            try {
                product.pop();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

//产品对象
class Product {
    String thing;
    boolean flag = true;//判断标志位,true代表生产者生产，消费者等待，false代表生产者等待，消费者消费

    public void push(String str) throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            if (!flag) {
                this.wait();
            }
            //通知消费者消费
            System.out.println("生产者生产了"+str);
            this.thing = str;
            this.flag = !this.flag;
            this.notifyAll();
        }
    }

    public void pop() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            if (flag) {
                this.wait();
            }
            //通知生产者生产
            System.out.println("消费者消费了"+thing);
            this.flag = !this.flag;
            this.notifyAll();
        }
    }
}

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，使用时直接获取，使用完放回，避免频繁创建销毁
• 方法：1、corePoolSize：核心池大小
  2、maximunPoolSize：最大线程数
  3、keepAliveTime：线程没有任务时多长时间会终止

线程池的实现

• ExecutorService：线程池接口，常见子类ThreadPoolExecutor
  1、void execute(Runnable command)：执行命令，没有return，用来执行Runnable
  2、 Future submit(Callable task)：执行任务，有return，用来执行Callable
  3、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线程池

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建服务，创建线程池
        ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(10);

        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());

        //关闭链接
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}