Java多线程-线程协作

一、线程协作

1.1、生产者消费者模式

线程通信

• 应用场景：生产者和消费者问题

  • 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，直到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，直到仓库中再次放入产品为止。

• Java 提供了几个方法解决线程之间的通信问题

  方法名	作用
  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 timeout)	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：
    • 以上均是 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

1.2、管程法

管程法-->生产者消费者例题 1 ：

package com.kuang.gaoji;

import java.util.concurrent.SynchronousQueue;

// 测试：生产者消费者模型-->利用缓存区解决：管程法
public class TestPC {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer container = new SynContainer();

        new Productor(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}

// 生产者
class Productor extends Thread {
    SynContainer container;

    public Productor(SynContainer container) {
        this.container = container;
    }

    // 生产
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了" + i + "只鸡");
        }
    }
}

// 消费者
class Consumer extends Thread {
    SynContainer container;

    public Consumer(SynContainer container) {
        this.container = container;
    }

    // 消费

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了-->"+container.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 SynContainer {

    // 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，我们就需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;

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

    // 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];

        // 吃完了，通知生产者生产
        this.notify();
        return chicken;
    }
}

1.3、信号灯法

管程法-->生产者消费者例题 2 ：

package com.kuang.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.play("快乐大本营播放中");
            } else {
                this.tv.play("抖音：记录美好生活");
            }
        }
    }
}

// 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++) {
            tv.wath();
        }
    }
}

// 产品--->节目
class TV{
    // 演员表演，观众等待 True
    // 观众观看，演员等待 False
    String voice; // 表演的节目
    boolean flag = true;
    // 表演
    public synchronized void play(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;
    }

    // 观看
    public synchronized void wath(){
        if (flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观看了："+voice);
        // 通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}