多线程学习笔记05线程协作
线程通信
解决方式1管程法解决方式2信号灯法 线程池
使用线程池
多线程学习笔记05线程协作 线程通信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。
我们来分析一下：
首先，这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件。
对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费；对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费；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
解决方式1管程法注意：均是Object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
并发协作模型“生产者/消费者模式”—>管程法
生产者：负责生产数据的模块(可能是方法，对象，线程，进程)；消费者：负责处理数据的模块(可能是方法，对象，线程，进程)；缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“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
//生产者消费者模型，利用缓冲区解决：管程法
public class TestPC {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container = new SynContainer();
new Producer(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
//生产者
class Producer extends Thread {
SynContainer container;
public Producer(SynContainer container) {
this.container = container;
}
//生产
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
container.push(new Product(i));
}
}
}
//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 = 1; i <= 100; i++) {
container.pop();
}
}
}
//产品
class Product extends Thread {
int id;//产品编号
public Product(int id) {
this.id = id;
}
}
//缓冲区
class SynContainer {
//需要一个容器大小
Product[] products = new Product[10];
//容器计数器
int count = 0;
//生产者放入产品
public synchronized void push(Product product) {
//如果容器满了，等待消费者消费
if (count == products.length) {
//通知消费者消费，生产等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果容器没有满，则丢入产品
products[count] = product;
System.out.println("生产了第" + product.id + "个产品");
count++;
//可以通知消费者消费了
this.notifyAll();
}
//消费者消费产品
public synchronized Product pop() {
//判断能否消费
if (count == 0) {
//通知生产者生产，消费等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if (count > 0) {
//可以消费
count--;
Product product = products[count];
System.out.println("消费了第" + product.id + "个产品");//每进来一个pop，就减一个产品
//吃完了，通知生产者生产
this.notifyAll();
return product;
} else {
//如果没有产品，直接通知生产者生产
this.notifyAll();
throw new RuntimeException("商品不够");
}
}
}
运行结果：
备注：
原出现错误的代码：
//生产者消费者模型，利用缓冲区解决：管程法
public class TestPC {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container = new SynContainer();
new Producer(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
//生产者
class Producer extends Thread {
SynContainer container;
public Producer(SynContainer container) {
this.container = container;
}
//生产
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
container.push(new Product(i));
System.out.println("生产了第" + i + "个产品");
}
}
}
//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 = 1; i <= 100; i++) {
System.out.println("消费了第" + container.pop().id + "个产品");//每进来一个pop，就减一个产品
}
}
}
//产品
class Product extends Thread {
int id;//产品编号
public Product(int id) {
this.id = id;
}
}
//缓冲区
class SynContainer {
//需要一个容器大小
Product[] products = new Product[10];
//容器计数器
int count = 0;
//生产者放入产品
public synchronized void push(Product product) {
//如果容器满了，等待消费者消费
if (count == products.length) {
//通知消费者消费，生产等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果容器没有满，则丢入产品
products[count] = product;
count++;
//可以通知消费者消费了
this.notifyAll();
}
//消费者消费产品
public synchronized Product pop() {
//判断能否消费
if (count == 0) {
//通知生产者生产，消费等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
//如果可以消费
count--;
Product product = products[count];
//吃完了，通知生产者生产
this.notifyAll();
return product;
}
}
解决方式2信号灯法运行出现产品还没生产就被消费的情况，是因为程序中同时存在了3个线程，主线程、消费者、生产者，而sout语句是写在主线程中的，只要将sout语句放在各自的线程中就可以得到真实的生产-消费顺序
并发协作模型“生产者/消费者模式”—>信号灯法
借助标志位
生产者：负责生产数据的模块（这里的模块可能是：方法、对象、线程、进程）消费者：负责处理数据的模块（这里的模块可能是：方法、对象、线程、进程）缓冲对象：生产者消费者使用同一资源，他们之间有个标志位，类似于信号灯的作用，通过信号灯控制生产者和消费者的循环使用
//信号灯法，通过标志位解决
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.watch();
}
}
}
//产品：节目
class TV {
//演员表演，观众等待T
//观众观看，演员等待F
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;//取反
}
//观看
public synchronized void watch() {
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;//取反
}
}
运行结果：
线程池演员表演什么，观众就看什么
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，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。好处：
提高响应速度（减少了创建新线程的时间)
降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建)
便于线程管理(…)
corePoolSize:核心池的大小
maximumPoolSize:最大线程数
keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
使用线程池
JDK 5.0起提供了线程池相关APl: ExecutorService和ExecutorsExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
Future submit(Callable task):执行任务，有返回值，一般又来执行Callable
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的线程池
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//测试线程池
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//创建服务，创建线程池
//newFixedThreadPool 参数为线程池大小
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
//执行
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
//关闭连接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
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