Java自学-多线程 交互

Java 线程之间的交互 wait和notify

线程之间有交互通知的需求，考虑如下情况：
有两个线程，处理同一个英雄。
一个加血，一个减血。

减血的线程，发现血量=1，就停止减血，直到加血的线程为英雄加了血，才可以继续减血

步骤 1 : 不好的解决方式

故意设计减血线程频率更高，盖伦的血量迟早会到达1
减血线程中使用while循环判断是否是1，如果是1就不停的循环,直到加血线程回复了血量
这是不好的解决方式，因为会大量占用CPU,拖慢性能

package charactor;

public class Hero{
public String name;
public float hp;

public int damage;

public synchronized void recover(){
hp=hp+1;
}

public synchronized void hurt(){
hp=hp-1;
}

public void attackHero(Hero h) {
h.hp-=damage;
System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
if(h.isDead())
System.out.println(h.name +"死了！");
}

public boolean isDead() {
return 0>=hp?true:false;
}

}
.

package multiplethread;

import java.awt.GradientPaint;

import charactor.Hero;

public class TestThread {

public static void main(String[] args) {

final Hero gareen = new Hero();
gareen.name = "盖伦";
gareen.hp = 616;

Thread t1 = new Thread(){
public void run(){
while(true){

//因为减血更快，所以盖伦的血量迟早会到达1
//使用while循环判断是否是1，如果是1就不停的循环
//直到加血线程回复了血量
while(gareen.hp==1){
continue;
}

gareen.hurt();
System.out.printf("t1 为%s 减血1点,减少血后，%s的血量是%.0f%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp);
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

}
};
t1.start();

Thread t2 = new Thread(){
public void run(){
while(true){
gareen.recover();
System.out.printf("t2 为%s 回血1点,增加血后，%s的血量是%.0f%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp);

try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

}
};
t2.start();

}

}

步骤 2 : 使用wait和notify进行线程交互

在Hero类中：hurt()减血方法：当hp=1的时候，执行this.wait().
this.wait()表示 让占有this的线程等待，并临时释放占有
进入hurt方法的线程必然是减血线程，this.wait()会让减血线程临时释放对this的占有。 这样加血线程，就有机会进入recover()加血方法了。

recover() 加血方法：增加了血量，执行this.notify();
this.notify() 表示通知那些等待在this的线程，可以苏醒过来了。 等待在this的线程，恰恰就是减血线程。 一旦recover()结束， 加血线程释放了this，减血线程，就可以重新占有this，并执行后面的减血工作。

![使用wait和notify进行线程交互]( https://img-blog.csdnimg.cn/20190623095716232.png?x-oss-process=image/watermark ,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2plZGR6ZA==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

package charactor;

public class Hero {
public String name;
public float hp;

public int damage;

public synchronized void recover() {
hp = hp + 1;
System.out.printf("%s 回血1点,增加血后，%s的血量是%.0f%n", name, name, hp);
// 通知那些等待在this对象上的线程，可以醒过来了，如第20行，等待着的减血线程，苏醒过来
this.notify();
}

public synchronized void hurt() {
if (hp == 1) {
try {
// 让占有this的减血线程，暂时释放对this的占有，并等待
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

hp = hp - 1;
System.out.printf("%s 减血1点,减少血后，%s的血量是%.0f%n", name, name, hp);
}

public void attackHero(Hero h) {
h.hp -= damage;
System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n", name, h.name, h.name, h.hp);
if (h.isDead())
System.out.println(h.name + "死了！");
}

public boolean isDead() {
return 0 >= hp ? true : false;
}

}
.

package multiplethread;

import java.awt.GradientPaint;

import charactor.Hero;

public class TestThread {

public static void main(String[] args) {

final Hero gareen = new Hero();
gareen.name = "盖伦";
gareen.hp = 616;

Thread t1 = new Thread(){
public void run(){
while(true){

//无需循环判断
// while(gareen.hp==1){
// continue;
// }

gareen.hurt();

try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

}
};
t1.start();

Thread t2 = new Thread(){
public void run(){
while(true){
gareen.recover();

try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

}
};
t2.start();

}

}

步骤 3 : 关于wait、notify和notifyAll

留意wait()和notify() 这两个方法是什么对象上的？

public synchronized void hurt() {
。。。
this.wait();
。。。
}

public synchronized void recover() {
。。。
this.notify();
}

这里需要强调的是，wait方法和notify方法，并不是Thread线程上的方法，它们是Object上的方法。

因为所有的Object都可以被用来作为同步对象，所以准确的讲，wait和notify是同步对象上的方法。

wait()的意思是： 让占用了这个同步对象的线程，临时释放当前的占用，并且等待。 所以调用wait是有前提条件的，一定是在synchronized块里，否则就会出错。

notify() 的意思是，通知一个等待在这个同步对象上的线程，你可以苏醒过来了，有机会重新占用当前对象了。

notifyAll() 的意思是，通知所有的等待在这个同步对象上的线程，你们可以苏醒过来了，有机会重新占用当前对象了。

练习： 生产者消费者问题

生产者消费者问题是一个非常典型性的线程交互的问题。

  1. 使用栈来存放数据
    1.1 把栈改造为支持线程安全
    1.2 把栈的边界操作进行处理，当栈里的数据是0的时候，访问pull的线程就会等待。 当栈里的数据是200的时候，访问push的线程就会等待
  2. 提供一个生产者（Producer）线程类，生产随机大写字符压入到堆栈
  3. 提供一个消费者（Consumer）线程类，从堆栈中弹出字符并打印到控制台
  4. 提供一个测试类，使两个生产者和三个消费者线程同时运行，结果类似如下 ：
    在这里插入图片描述
    答案 :

MyStack.java

package multiplethread;
   
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
   
public class MyStack<T> {
   
    LinkedList<T> values = new LinkedList<T>();
       
    public synchronized void push(T t) {
        while(values.size()>=200){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.notifyAll();
        values.addLast(t);
         
    }
   
    public synchronized T pull() {
        while(values.isEmpty()){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.notifyAll();
        return values.removeLast();
    }
   
    public T peek() {
        return values.getLast();
    }
}

ProducerThread.java

package multiplethread;
 
public class ProducerThread extends Thread{
 
    private MyStack<Character> stack;
 
    public ProducerThread(MyStack<Character> stack,String name){
        super(name);
        this.stack =stack;
    }
     
    public void run(){
         
        while(true){
            char c = randomChar();
            System.out.println(this.getName()+" 压入: " + c);
            stack.push(c);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
         
    }
     
    public char randomChar(){
        return (char) (Math.random()*('Z'+1-'A') + 'A');
    }
     
}

ConsumerThread.java

package multiplethread;
 
public class ConsumerThread extends Thread{
 
    private MyStack<Character> stack;
 
    public ConsumerThread(MyStack<Character> stack,String name){
        super(name);
        this.stack =stack;
    }
     
    public void run(){
         
        while(true){
            char c = stack.pull();
            System.out.println(this.getName()+" 弹出: " + c);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
         
    }
     
    public char randomChar(){
        return (char) (Math.random()*('Z'+1-'A') + 'A');
    }
     
}

TestThread.java

package multiplethread;
 
public class TestThread {
       
    public static void main(String[] args) {
        MyStack<Character> stack = new MyStack<>();
        new ProducerThread(stack, "Producer1").start();
        new ProducerThread(stack, "Producer2").start();
        new ConsumerThread(stack, "Consumer1").start();
        new ConsumerThread(stack, "Consumer2").start();
        new ConsumerThread(stack, "Consumer3").start();
                           
    }
           
}

posted on 2020-03-01 09:20  半米高峰  阅读(378)  评论(0)    收藏  举报

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