Java 多线程学习（线程通信——消费者和生产者）

线程通信

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• 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，消费者将仓库中的产品取走消费。
• 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，知道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，知道仓库中再次放入产品为止。

这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享一个资源，并且生产者和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：

• wait() 表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，会释放锁。
• wait(long timout) 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IllegalMonitorStateException

1. 解决方式——缓冲区

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。

代码：

package com.mango.gaoji;

// 测试：生产者消费者模型--> 利用缓冲区解决：管程法

// 生产者、消费者、产品、缓冲区
public class TestPC {

    public static void main(String[] args) {
        Syncontanier contanier = new Syncontanier();
        new Productor(contanier).start();
        new Consumer(contanier).start();
    }
}

// 生产者
class Productor extends Thread{
    Syncontanier contanier;

    public Productor(Syncontanier contanier) {
        this.contanier = contanier;
    }

    // 生产

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i < 100; i++) {
            contanier.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了第"+i+"只鸡");
        }
    }
}

// 消费者
class Consumer extends Thread{
    Syncontanier contanier;

    public Consumer(Syncontanier contanier) {
        this.contanier = contanier;
    }

    // 消费
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了第"+contanier.pop().id+"只鸡");

        }
    }
}

// 产品
class Chicken{
    int id; // 产品编号

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

// 缓冲区
class Syncontanier{

    // 需要一个容器大小
    Chicken[] chickens =new Chicken[10];
    //容器计数器
    int count = 0;
    // 生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken){
        // 如果容器满了就需要等待消费者消费
        if(count == chickens.length){
            // 通知消费者消费,生产者等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 如果没有满，我们就需要丢去产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;

        // 可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();
    }

    // 消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){

        // 判断能否消费
        if(count == 0){
            // 等待生产者生产，消费者等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;

    }

}

2. 解决方式——信号灯

标志位解决。

代码：

其中flag作为标志位

package com.mango.gaoji;

// 测试生产者消费者问题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.player("播放中");
            }else{
                this.tv.player("抖音");
            }
        }
    }
}
// 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++) {
            this.tv.watch();
        }
    }
}

// 产品--> 节目
class TV {

    // 演员表演，演员等待 T
    // 观众观看，演员等待 F
    String voice; // 表演节目
    boolean flag = true;

    // 表演
    public synchronized void player(String voice){
        if(!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("演员表演了："+voice);
        // 通知观众观看
        this.notifyAll(); // 通知唤醒
        this.voice = voice;
        this.flag = !this.flag;
    }
    // 观众看
    public synchronized void watch(){
        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;
    }
}