多线程编程-- part 4 线程间的通信

线程间的相互作用

　　线程之间需要一些协调通信，来共同完成一件任务。

　　Object类相关的方法：notify(),notifyAll()，wait()。会被所有的类继承，这些方法是final不能被重写。他们操控的是每个对象都会有的锁，如果不在synchronized里面调用wait，notify，notifyAll方法，运行时会报异常：要调用对象的这些方法，必须先获得这个对象的锁。

 

wait()：

　　使得当前线程必须等待，进入到等待序列，等到另外一个线程调用notify()或者notifyAll()激活

　　当前线程必须拥有当前对象的monitor，就是锁。线程调用wait()，释放对锁的拥有权，等待另外的线程来通知他，这样才能重新获得锁的拥有权和恢复执行。

　　要确保调用wait()方法的时候拥有锁。

　　调用Object.wait()方法，会释放对象的锁。调用Thread.sleep()方法，不会释放对象的锁。

 

notify():

　　唤醒一个等待当前对象的锁的线程，如果多个线程在等待，他们中的一个将会被选择唤醒，这种选择是随意的。

　　被唤醒的锁是不能被执行的，必须要等到当前线程放弃这个对象的锁，被唤醒的线程和其他线程竞争锁。

 

一个线程拥有一个对象的锁有以下几种方法：

1.执行这个对象的synchronized实例方法

2.执行这个对象的synchronized语句块，这个语句块锁的是这个对象

3.对于class类的对象，执行那个类的synchronized static方法

 

学到线程通信就必须看看经典例子：生产/消费问题

1. 生产者在仓库未满的时候生产，仓库满则停止生产
   
2. 消费者仅仅在仓库有产品的时候才能消费，仓空则等待
3. 消费者发现仓库没产品消费时，通知生产者等待
4. 生产者在生产处可消费产品时，通知等待的消费者去消费

初步设计：

1.Depot是“仓库”类，仓库中记录“仓库的容量(capacity)”以及“仓库中当前产品数目(size)”。

　　“仓库”类的生产方法produce()和消费方法consume()方法都是synchronized方法，进入synchronized方法体，意味着这个线程获取到了该“仓库”对象的同步锁。这也就是说，同一时间，生产者和消费者线程只能有一个能运行。通过同步锁，实现了对“仓库”的互斥访问。

  produce()方法：仓库满时，生产者线程进入等待，生产完成，通过nofityAll()唤醒所有的线程，consume()方法：消费者进行消费之后，会通过nofityAll()方法通知生产者进行生产

2.Producer类：生产者类，每次会新建一个线程调用仓库的produce()方法进行生产

3.Customer类：消费者类，每次会新建一个线程调用仓库的consume()方法进行消费

4.定义若干次消费和生产，看是不是满足关系

package com.template.ProduceConsume;

/**
 * <生产者和消费者>
 * <详细介绍>
 *
 * @author 姬国靖
 * @since 设计wiki | 需求wiki
 */
public class test {
    public static void main(String[] args) {
        Depot mDepot = new Depot(100);
        Producer mPro = new Producer(mDepot);
        Customer mCus = new Customer(mDepot);

        mPro.produce(60);
        mPro.produce(120);
        mCus.consume(90);
        mCus.consume(150);
        mPro.produce(110);
    }
}

//仓库
class Depot {
    private int capacity;    // 仓库的容量
    private int size;        // 仓库的实际数量

    public Depot(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.size = 0;
    }

    public synchronized void produce(int val) {
        try {
            // left 表示“想要生产的数量”(有可能生产量太多，需多此生产)
            int left = val;
            while (left > 0) {
                // 库存已满时，等待“消费者”消费产品。
                while (size >= capacity)
                    wait();
                // 获取“实际生产的数量”(即库存中新增的数量)
                // 如果“库存”+“想要生产的数量”>“总的容量”，则“实际增量”=“总的容量”-“当前容量”。(此时填满仓库)
                // 否则“实际增量”=“想要生产的数量”
                int inc = (size+left)> capacity ? (capacity-size) : left;
                size += inc;
                left -= inc;
                System.out.printf("%s produce(%3d) --> left=%3d, inc=%3d, size=%3d\n",
                        Thread.currentThread().getName(), val, left, inc, size);
                // 通知“消费者”可以消费了。
                notifyAll();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
        }
    }

    public synchronized void consume(int val) {
        try {
            // left 表示“客户要消费数量”(有可能消费量太大，库存不够，需多此消费)
            int left = val;
            while (left > 0) {
                // 库存为0时，等待“生产者”生产产品。
                while (size <= 0)
                    wait();
                // 获取“实际消费的数量”(即库存中实际减少的数量)
                // 如果“库存”<“客户要消费的数量”，则“实际消费量”=“库存”；
                // 否则，“实际消费量”=“客户要消费的数量”。
                int dec = (size<left) ? size : left;
                size -= dec;
                left -= dec;
                System.out.printf("%s consume(%3d) <-- left=%3d, dec=%3d, size=%3d\n",
                        Thread.currentThread().getName(), val, left, dec, size);
                notifyAll();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
        }
    }

    public String toString() {
        return "capacity:"+capacity+", actual size:"+size;
    }
}

//生产者
class Producer {
    private Depot depot;

    public Producer(Depot depot) {
        this.depot = depot;
    }

    // 消费产品：新建一个线程向仓库中生产产品。
    public void produce(final int val) {
        new Thread() {
            public void run() {
                depot.produce(val);
            }
        }.start();
    }
}

//消费者
class Customer {
    private Depot depot;

    public Customer(Depot depot) {
        this.depot = depot;
    }

    // 消费产品：新建一个线程从仓库中消费产品。
    public void consume(final int val) {
        new Thread() {
            public void run() {
                depot.consume(val);
            }
        }.start();
    }
}

   分析：可以看出仓库满时停止生产，等待消费者通知，不够消费停止消费，，等待生产者通知