Java多线程学习心得

java中的多线程

在java中要想实现多线程,有两种手段,一种是继承Thread类,另外一种是实现Runable接口。

对于直接继承Thread的类来说,代码大致框架是:

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class  类名  extends  Thread{
方法 1 ;
方法 2
public  void  run(){
// other code…
}
属性 1
属性 2
}

先看一个简单的例子:

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class  hello  extends  Thread {
 
     public  hello() {
 
     }
 
     public  hello(String name) {
         this .name = name;
     }
 
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  5 ; i++) {
             System.out.println(name +  "运行     "  + i);
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello h1= new  hello( "A" );
         hello h2= new  hello( "B" );
         h1.run();
         h2.run();
     }
 
     private  String name;
}

【运行结果】:

A运行     0

A运行     1

A运行     2

A运行     3

A运行     4

B运行     0

B运行     1

B运行     2

B运行     3

B运行     4


我们会发现这些都是顺序执行的,说明我们的调用方法不对,应该调用的是start()方法。

当我们把上面的主函数修改为如下所示的时候:

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public  static  void  main(String[] args) {
         hello h1= new  hello( "A" );
         hello h2= new  hello( "B" );
         h1.start();
         h2.start();
     }

然后运行程序,输出的可能的结果如下:

A运行     0

B运行     0

B运行     1

B运行     2

B运行     3

B运行     4

A运行     1

A运行     2

A运行     3

A运行     4

因为需要用到CPU的资源,所以每次的运行结果基本是都不一样的,呵呵。

注意:虽然我们在这里调用的是start()方法,但是实际上调用的还是run()方法的主体。

那么:为什么我们不能直接调用run()方法呢?

我的理解是:线程的运行需要本地操作系统的支持。

如果你查看start的源代码的时候,会发现:

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public  synchronized  void  start() {
         /**
      * This method is not invoked for the main method thread or "system"
      * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
      * to this method in the future may have to also be added to the VM.
      *
      * A zero status value corresponds to state "NEW".
          */
         if  (threadStatus !=  0  ||  this  != me)
             throw  new  IllegalThreadStateException();
         group.add( this );
         start0();
         if  (stopBeforeStart) {
         stop0(throwableFromStop);
     }
}
private  native  void  start0();

注意我用红色加粗的那一条语句,说明此处调用的是start0()。并且这个这个方法用了native关键字,次关键字表示调用本地操作系统的函数。因为多线程的实现需要本地操作系统的支持。

但是start方法重复调用的话,会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。

通过实现Runnable接口:

大致框架是:

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class  类名  implements  Runnable{
方法 1 ;
方法 2
public  void  run(){
// other code…
}
属性 1
属性 2
 
}

来先看一个小例子吧:

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class  hello  implements  Runnable {
 
     public  hello() {
 
     }
 
     public  hello(String name) {
         this .name = name;
     }
 
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  5 ; i++) {
             System.out.println(name +  "运行     "  + i);
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello h1= new  hello( "线程A" );
         Thread demo=  new  Thread(h1);
         hello h2= new  hello( "线程B" );
         Thread demo1= new  Thread(h2);
         demo.start();
         demo1.start();
     }
 
     private  String name;
}

【可能的运行结果】:

线程A运行     0

线程B运行     0

线程B运行     1

线程B运行     2

线程B运行     3

线程B运行     4

线程A运行     1

线程A运行     2

线程A运行     3

线程A运行     4

关于选择继承Thread还是实现Runnable接口?

其实Thread也是实现Runnable接口的

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class  Thread  implements  Runnable {
     //…
public  void  run() {
         if  (target !=  null ) {
              target.run();
         }
         }
}

其实Thread中的run方法调用的是Runnable接口的run方法。不知道大家发现没有,Thread和Runnable都实现了run方法,这种操作模式其实就是代理模式。

Thread和Runnable的区别:

如果一个类继承Thread,则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话,则很容易的实现资源共享。

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class  hello  extends  Thread {
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  7 ; i++) {
             if  (count >  0 ) {
                 System.out.println( "count= "  + count--);
             }
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello h1 =  new  hello();
         hello h2 =  new  hello();
         hello h3 =  new  hello();
         h1.start();
         h2.start();
         h3.start();
     }
 
     private  int  count =  5 ;
}

 

【运行结果】:

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

大家可以想象,如果这个是一个买票系统的话,如果count表示的是车票的数量的话,说明并没有实现资源的共享。

我们换为Runnable接口

 

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class  MyThread  implements  Runnable{
 
     private  int  ticket =  5 ;   //5张票
 
     public  void  run() {
         for  ( int  i= 0 ; i<= 20 ; i++) {
             if  ( this .ticket >  0 ) {
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+  "正在卖票" + this .ticket--);
             }
         }
     }
}
public  class  lzwCode {
     
     public  static  void  main(String [] args) {
         MyThread my =  new  MyThread();
         new  Thread(my,  "1号窗口" ).start();
         new  Thread(my,  "2号窗口" ).start();
         new  Thread(my,  "3号窗口" ).start();
     }
}

 

  

 

 

【运行结果】:

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

 

总结一下吧:

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势:

1):适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源

2):可以避免java中的单继承的限制

3):增加程序的健壮性,代码可以被多个线程共享,代码和数据独立。

 

所以,本人建议大家劲量实现接口。

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/**
 
  * 取得线程的名称
  * */
class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  3 ; i++) {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName());
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello he =  new  hello();
         new  Thread(he, "A" ).start();
         new  Thread(he, "B" ).start();
         new  Thread(he).start();
     }
}

【运行结果】:

A

A

A

B

B

B

Thread-0

Thread-0

Thread-0

说明如果我们没有指定名字的话,系统自动提供名字。

提醒一下大家:main方法其实也是一个线程。在java中所有的线程都是同时启动的,至于什么时候,哪个先执行,完全看谁先得到CPU的资源。

 

java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候,实际上都会启动一个JVM,每一个jVM实习在就是在操作系统中启动了一个进程。

判断线程是否启动

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/**
  * 判断线程是否启动
  * */
class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  3 ; i++) {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName());
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello he =  new  hello();
         Thread demo =  new  Thread(he);
         System.out.println( "线程启动之前---》"  + demo.isAlive());
         demo.start();
         System.out.println( "线程启动之后---》"  + demo.isAlive());
     }
}

【运行结果】

线程启动之前---》false

线程启动之后---》true

Thread-0

Thread-0

Thread-0

主线程也有可能在子线程结束之前结束。并且子线程不受影响,不会因为主线程的结束而结束。

 

线程的强制执行:

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/**
      *  线程的强制执行
      * */
     class  hello  implements  Runnable {
         public  void  run() {
             for  ( int  i =  0 ; i <  3 ; i++) {
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName());
             }
         }
     
         public  static  void  main(String[] args) {
             hello he =  new  hello();
             Thread demo =  new  Thread(he, "线程" );
             demo.start();
             for ( int  i= 0 ;i< 50 ;++i){
                 if (i> 10 ){
                     try {
                         demo.join();   //强制执行demo
                     } catch  (Exception e) {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
                 System.out.println( "main 线程执行-->" +i);
             }
         }
     }

【运行的结果】:

main 线程执行-->0

main 线程执行-->1

main 线程执行-->2

main 线程执行-->3

main 线程执行-->4

main 线程执行-->5

main 线程执行-->6

main 线程执行-->7

main 线程执行-->8

main 线程执行-->9

main 线程执行-->10

线程

线程

线程

main 线程执行-->11

main 线程执行-->12

main 线程执行-->13

...

 

线程的休眠:

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/**
  *  线程的休眠
  * */
class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  3 ; i++) {
             try  {
                 Thread.sleep( 2000 );
             catch  (Exception e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello he =  new  hello();
         Thread demo =  new  Thread(he,  "线程" );
         demo.start();
     }
}

【运行结果】:(结果每隔2s输出一个)

线程0

线程1

线程2

 

线程的中断:

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/**
  * 线程的中断
  * */
class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         System.out.println( "执行run方法" );
         try  {
             Thread.sleep( 10000 );
             System.out.println( "线程完成休眠" );
         catch  (Exception e) {
             System.out.println( "休眠被打断" );
             return ;   //返回到程序的调用处
         }
         System.out.println( "线程正常终止" );
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello he =  new  hello();
         Thread demo =  new  Thread(he,  "线程" );
         demo.start();
         try {
             Thread.sleep( 2000 );
         } catch  (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         demo.interrupt();  //2s后中断线程
     }
}

【运行结果】:

执行run方法

休眠被打断

java程序中,只要前台有一个线程在运行,整个java程序进程不会消失,所以此时可以设置一个后台线程,这样即使java进程消失了,此后台线程依然能够继续运行。

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/**
  *  后台线程
  * */
class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         while  ( true ) {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  "在运行" );
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello he =  new  hello();
         Thread demo =  new  Thread(he,  "线程" );
         demo.setDaemon( true );
         demo.start();
     }
}

虽然有一个死循环,但是程序还是可以执行完的。因为在死循环中的线程操作已经设置为后台运行了。

线程的优先级:

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/**
  *  线程的优先级
  * */
class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         for ( int  i= 0 ;i< 5 ;++i){
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "运行" +i);
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         Thread h1= new  Thread( new  hello(), "A" );
         Thread h2= new  Thread( new  hello(), "B" );
         Thread h3= new  Thread( new  hello(), "C" );
         h1.setPriority( 8 );
         h2.setPriority( 2 );
         h3.setPriority( 6 );
         h1.start();
         h2.start();
         h3.start();
         
     }
}

 

【运行结果】:

A运行0

A运行1

A运行2

A运行3

A运行4

B运行0

C运行0

C运行1

C运行2

C运行3

C运行4

B运行1

B运行2

B运行3

B运行4

但是请读者不要误以为优先级越高就先执行。谁先执行还是取决于谁先去的CPU的资源、另外,主线程的优先级是5.

线程的礼让。

在线程操作中,也可以使用yield()方法,将一个线程的操作暂时交给其他线程执行。

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/**
  *  线程的优先级
  * */
class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         for ( int  i= 0 ;i< 5 ;++i){
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "运行" +i);
             if (i== 3 ){
                 System.out.println( "线程的礼让" );
                 Thread.currentThread().yield();
             }
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         Thread h1= new  Thread( new  hello(), "A" );
         Thread h2= new  Thread( new  hello(), "B" );
         h1.start();
         h2.start();
         
     }
}

A运行0

A运行1

A运行2

A运行3

线程的礼让

A运行4

B运行0

B运行1

B运行2

B运行3

线程的礼让

B运行4

 

 

同步和死锁:

【问题引出】:比如说对于买票系统,有下面的代码:

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class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         for ( int  i= 0 ;i< 10 ;++i){
             if (count> 0 ){
                 try {
                     Thread.sleep( 1000 );
                 } catch (InterruptedException e){
                     e.printStackTrace();
                 }
                 System.out.println(count--);
             }
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello he= new  hello();
         Thread h1= new  Thread(he);
         Thread h2= new  Thread(he);
         Thread h3= new  Thread(he);
         h1.start();
         h2.start();
         h3.start();
     }
     private  int  count= 5 ;
}

【运行结果】:

5

4

3

2

1

0

-1

这里出现了-1,显然这个是错的。应该票数不能为负值。

如果想解决这种问题,就需要使用同步。所谓同步就是在统一时间段中只有有一个线程运行,

其他的线程必须等到这个线程结束之后才能继续执行。

【使用线程同步解决问题】

采用同步的话,可以使用同步代码块和同步方法两种来完成。

 

【同步代码块】:

语法格式:

synchronized(同步对象){

 //需要同步的代码

}

但是一般都把当前对象this作为同步对象。

比如对于上面的买票的问题,如下:

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class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         for ( int  i= 0 ;i< 10 ;++i){
             synchronized  ( this ) {
                 if (count> 0 ){
                     try {
                         Thread.sleep( 1000 );
                     } catch (InterruptedException e){
                         e.printStackTrace();
                     }
                     System.out.println(count--);
                 }
             }
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello he= new  hello();
         Thread h1= new  Thread(he);
         Thread h2= new  Thread(he);
         Thread h3= new  Thread(he);
         h1.start();
         h2.start();
         h3.start();
     }
     private  int  count= 5 ;
}

【运行结果】:(每一秒输出一个结果)

5

4

3

2

1

【同步方法】

也可以采用同步方法。

语法格式为synchronized 方法返回类型方法名(参数列表){

    // 其他代码

}

现在,我们采用同步方法解决上面的问题。

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class  hello  implements  Runnable {
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  10 ; ++i) {
             sale();
         }
     }
 
     public  synchronized  void  sale() {
         if  (count >  0 ) {
             try  {
                 Thread.sleep( 1000 );
             catch  (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             System.out.println(count--);
         }
     }
 
     public  static  void  main(String[] args) {
         hello he =  new  hello();
         Thread h1 =  new  Thread(he);
         Thread h2 =  new  Thread(he);
         Thread h3 =  new  Thread(he);
         h1.start();
         h2.start();
         h3.start();
     }
 
     private  int  count =  5 ;
}

【运行结果】(每秒输出一个)

5

4

3

2

1

提醒一下,当多个线程共享一个资源的时候需要进行同步,但是过多的同步可能导致死锁。

此处列举经典的生产者和消费者问题。

【生产者和消费者问题】

先看一段有问题的代码。

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class  Info {
 
     public  String getName() {
         return  name;
     }
 
     public  void  setName(String name) {
         this .name = name;
     }
 
     public  int  getAge() {
         return  age;
     }
 
     public  void  setAge( int  age) {
         this .age = age;
     }
 
     private  String name =  "Rollen" ;
     private  int  age =  20 ;
}
 
/**
  * 生产者
  * */
class  Producer  implements  Runnable{
     private  Info info= null ;
     Producer(Info info){
         this .info=info;
     }
     
     public  void  run(){
         boolean  flag= false ;
         for ( int  i= 0 ;i< 25 ;++i){
             if (flag){
                 this .info.setName( "Rollen" );
                 try {
                     Thread.sleep( 100 );
                 } catch  (Exception e) {
                     e.printStackTrace();
                 }
                 this .info.setAge( 20 );
                 flag= false ;
             } else {
                 this .info.setName( "chunGe" );
                 try {
                     Thread.sleep( 100 );
                 } catch  (Exception e) {
                     e.printStackTrace();
                 }
                 this .info.setAge( 100 );
                 flag= true ;
             }
         }
     }
}
/**
  * 消费者类
  * */
class  Consumer  implements  Runnable{
     private  Info info= null ;
     public  Consumer(Info info){
         this .info=info;
     }
     
     public  void  run(){
         for ( int  i= 0 ;i< 25 ;++i){
             try {
                 Thread.sleep( 100 );
             } catch  (Exception e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             System.out.println( this .info.getName()+ "<---->" + this .info.getAge());
         }
     }
}
 
/**
  * 测试类
  * */
class  hello{
     public  static  void  main(String[] args) {
         Info info= new  Info();
         Producer pro= new  Producer(info);
         Consumer con= new  Consumer(info);
         new  Thread(pro).start();
         new  Thread(con).start();
     }
}

【运行结果】:

Rollen<---->100

chunGe<---->20

chunGe<---->100

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

Rollen<---->100

Rollen<---->100

chunGe<---->20

chunGe<---->20

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

大家可以从结果中看到,名字和年龄并没有对应。

 

那么如何解决呢?

1)加入同步

2)加入等待和唤醒

先来看看加入同步会是如何。

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class  Info {
     
     public  String getName() {
         return  name;
     }
 
     public  void  setName(String name) {
         this .name = name;
     }
 
     public  int  getAge() {
         return  age;
     }
 
     public  void  setAge( int  age) {
         this .age = age;
     }
 
     public  synchronized  void  set(String name,  int  age){
         this .name=name;
         try {
             Thread.sleep( 100 );
         } catch  (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         this .age=age;
     }
     
     public  synchronized  void  get(){
         try {
             Thread.sleep( 100 );
         } catch  (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         System.out.println( this .getName()+ "<===>" + this .getAge());
     }
     private  String name =  "Rollen" ;
     private  int  age =  20 ;
}
 
/**
  * 生产者
  * */
class  Producer  implements  Runnable {
     private  Info info =  null ;
 
     Producer(Info info) {
         this .info = info;
     }
 
     public  void  run() {
         boolean  flag =  false ;
         for  ( int  i =  0 ; i <  25 ; ++i) {
             if  (flag) {
                 
                 this .info.set( "Rollen" 20 );
                 flag =  false ;
             else  {
                 this .info.set( "ChunGe" 100 );
                 flag =  true ;
             }
         }
     }
}
 
/**
  * 消费者类
  * */
class  Consumer  implements  Runnable {
     private  Info info =  null ;
 
     public  Consumer(Info info) {
         this .info = info;
     }
 
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  25 ; ++i) {
             try  {
                 Thread.sleep( 100 );
             catch  (Exception e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             this .info.get();
         }
     }
}
 
/**
  * 测试类
  * */
class  hello {
     public  static  void  main(String[] args) {
         Info info =  new  Info();
         Producer pro =  new  Producer(info);
         Consumer con =  new  Consumer(info);
         new  Thread(pro).start();
         new  Thread(con).start();
     }
}

【运行结果】:

Rollen<===>20

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

Rollen<===>20

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

从运行结果来看,错乱的问题解决了,现在是Rollen 对应20,ChunGe对于100

,但是还是出现了重复读取的问题,也肯定有重复覆盖的问题。如果想解决这个问题,就需要使用Object类帮忙了,我们可以使用其中的等待和唤醒操作。

要完成上面的功能,我们只需要修改Info类饥渴,在其中加上标志位,并且通过判断标志位完成等待和唤醒的操作,代码如下:

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class  Info {
     
     public  String getName() {
         return  name;
     }
 
     public  void  setName(String name) {
         this .name = name;
     }
 
     public  int  getAge() {
         return  age;
     }
 
     public  void  setAge( int  age) {
         this .age = age;
     }
 
     public  synchronized  void  set(String name,  int  age){
         if (!flag){
             try {
                 super .wait();
             } catch  (Exception e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }
         this .name=name;
         try {
             Thread.sleep( 100 );
         } catch  (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         this .age=age;
         flag= false ;
         super .notify();
     }
     
     public  synchronized  void  get(){
         if (flag){
             try {
                 super .wait();
             } catch  (Exception e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }
         
         try {
             Thread.sleep( 100 );
         } catch  (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         System.out.println( this .getName()+ "<===>" + this .getAge());
         flag= true ;
         super .notify();
     }
     private  String name =  "Rollen" ;
     private  int  age =  20 ;
     private  boolean  flag= false ;
}
 
/**
  * 生产者
  * */
class  Producer  implements  Runnable {
     private  Info info =  null ;
 
     Producer(Info info) {
         this .info = info;
     }
 
     public  void  run() {
         boolean  flag =  false ;
         for  ( int  i =  0 ; i <  25 ; ++i) {
             if  (flag) {
                 
                 this .info.set( "Rollen" 20 );
                 flag =  false ;
             else  {
                 this .info.set( "ChunGe" 100 );
                 flag =  true ;
             }
         }
     }
}
 
/**
  * 消费者类
  * */
class  Consumer  implements  Runnable {
     private  Info info =  null ;
 
     public  Consumer(Info info) {
         this .info = info;
     }
 
     public  void  run() {
         for  ( int  i =  0 ; i <  25 ; ++i) {
             try  {
                 Thread.sleep( 100 );
             catch  (Exception e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             this .info.get();
         }
     }
}
 
/**
  * 测试类
  * */
class  hello {
     public  static  void  main(String[] args) {
         Info info =  new  Info();
         Producer pro =  new  Producer(info);
         Consumer con =  new  Consumer(info);
         new  Thread(pro).start();
         new  Thread(con).start();
     }
}
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【程序运行结果】:
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
ChunGe<===> 100
Rollen<===> 20
先在看结果就可以知道,之前的问题完全解决。

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