Java学习——等待与唤醒机制：生产者与消费者问题

1.线程间通信

指的是多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。

那么为什么要去处理线程间通信呢？
多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来【共同完成一件任务】，并且我们希望他们有【规律的执行】, 那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。

如何保证线程间通信有效利用资源：
多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。 就是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。

2.等待唤醒机制

就是指多个线程间的一种协作机制。因为在线程之间并不是只存在竞争，像争夺锁，线程之间也会有协作机制，一起合作完成某些任务。

就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态（wait())， 等待其他线程执行完他们的指定代码过后 再将其唤醒（notify());在有多个线程进行等待时，如果需要,可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。
wait/notify 就是线程间的一种协作机制。

void wait()
        在其他线程调用此对象的 notify()方法或 notifyAll()方法前，导致当前线程等待
void notify()
        唤醒在此对象监视器上等待的单个线程
void notifyAll()
		唤醒在此对象监视器上等待的所有线程

【注意】：

1. wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
2. wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
3. wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。

典型案例：生产者与消费者问题（卖包子）

【分析】

【程序演示】

    资源类：包子类
    设置包子的属性
    皮
    馅
    包子的状态;有true,没有false

public class BaoZi {
     String pi;
     String xian;
     //包子的状态;有true,没有false,设置初始值为false没有包子
    boolean flag = false;
}

生产者（包子铺）类：是一个线程类，可以继承Thread
设置线程任务（run）：生产包子
对包子的状态进行判断
true：有包子
    包子铺调用wait方法进入等待状态
false：没有包子
    包子铺生产包子
    增加一些趣味性：交替生产两种包子
        有两种状态（%2==0）
    包子铺生产好了包子
    修改包子的状态为true有
    唤醒吃货线程，让吃货线程吃包子

注意：
    包子铺线程和吃货线程关系--->通信（互斥）
    必须采用同步技术保证两个线程只能有一个在执行
    锁对象必须保证唯一，可以使用包子对象作为锁对象
    包子铺类和吃货类就需要把包子对象作为参数传递进来
        1.需要在成员位置创建一个包子变量
        2.使用带参数的构造方法，为这个包子变量赋值

public class BaoZiPu extends Thread{

    //1.需要在成员位置创建一个包子变量
    private BaoZi bz;

    // 2.使用带参数的构造方法，为这个包子变量赋值

    public BaoZiPu(String name,BaoZi bz) {
        this.bz = bz;
    }

    //设置线程任务（run）：生产包子
    @Override
    public void run() {
        //定义一个变量
        int count = 0;
        //让包子铺多生产几次包子
        while (true){
            //必须采用同步技术保证两个线程只能有一个在执行
            synchronized (bz) {
                //对包子的状态进行判断
                if (bz.flag == true) {
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                //没有包子，被唤醒之后执行，包子铺生产包子
                //增加一些趣味性：交替生产两种包子
                System.out.println("包子铺开始做包子");
                if (count % 2 ==0) {
                    //生产 “薄皮三鲜馅包子”
                    bz.pi = "薄皮";
                    bz.xian = "三鲜馅";
                }else {
                    //生产 “冰皮五仁馅包子”
                    bz.pi = "冰皮";
                    bz.xian = "五仁馅";
                }
                count++;
                System.out.println("包子铺正在生产：" + bz.pi + bz.xian +"包子");
                //生产包子需要3秒钟
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //包子铺生产好了包子，修改包子的状态为true
                bz.flag = true;
                //唤醒吃货线程，让吃货线程吃包子
                bz.notify();
                System.out.println("包子铺做好了" + bz.pi+bz.xian+ "包子，吃货开吃了。");
            }
        }

    }
}

消费者（吃货）类：是一个线程类，可以继承Thread
设置线程任务（run）：吃包子
对包子的状态进行判断
false;么有包子
    吃货调用wait方法进入等待状态
true：有包子
    吃货吃包子
    吃货吃完包子
    修改包子的状态为false没有
    吃货唤醒包子铺线程，生产包子

public class ChiHuo extends Thread{
    //1.需要在成员位置创建一个包子变量
    private BaoZi bz;

    // 2.使用带参数的构造方法，为这个包子变量赋值
    public ChiHuo(String name,BaoZi bz) {
        super(name);
        this.bz = bz;
    }
    //设置线程任务（run）：吃包子
    @Override
    public void run() {
        // 对包子的状态进行判断
        while (true){
            synchronized (bz){
                if (bz.flag == false){
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                //被唤醒之后执行的代码，吃包子
                System.out.println("吃货正在吃" +bz.pi+bz.xian+"包子");
                //吃货吃完包子，修改包子的状态为false没有
                bz.flag = false;
                //吃货唤醒包子铺线程，生产包子
                bz.notify();
                System.out.println("吃货已经把"+bz.pi+bz.xian+"包子吃完了，包子铺开始生产包子");
                System.out.println("=============================================");
            }
        }

    }
}

测试类：
包含main方法，程序执行的入口，启动程序
创建包子对象；
创建包子铺线程，开启，生产包子;
创建吃货线程，开启，吃包子

public class Demo {
    //包含main方法，程序执行的入口，启动程序
    public static void main(String[] args) {
        //创建包子对象；
        BaoZi bz = new BaoZi();
        //创建包子铺线程，开启，生产包子;
        new BaoZiPu("包子铺",bz).start();
        //创建吃货线程，开启，吃包子
        new ChiHuo("吃货",bz).start();

    }
}

【运行结果】：