Java中的线程

Java中的线程

1. 引入

1.1. 进程和线程

  1. 进程

    1. 是正在运行的程序。比如在Windows系统中,一个运行的exe就是一个进程。
    2. 是系统进行资源分配和调度的独立单位
    3. 每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源
    4. Java中的线程_第1张图片
  2. 线程:

    1. 是进程中的单个顺序控制流,是一条执行的路径。
    2. 线程总是属于某个进程,线程没有自己的虚拟地址空间,与进程内的其他线程一起共享分配给该进程的所有资源。
    3. 是CPU调度和分派的最小单位。
    4. 一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。

1.2. 单线程和多线程

  1. 单线程:一个进程如果只有一条执行路径,则称为单线程程序
    1. 单线程程序演示
  2. 多线程:一个进程如果有多条执行路径,则称为多线程程序
    1. 多线程程序演示

注:在线程之间实际上是”轮流“执行的,而并非是”同时“执行的。

2. Java中的线程——Thread

2.1. 涉及总览

  • Java中的线程基础内容讲解
  • Java中线程的两种创建方式
    • Thread 类进行派生并覆盖 run方法
    • 实现Runnable接口创建线程
  • 线程优先级
  • 线程生存周期【重点理解】
  • Java中的多线程在实际中的应用----卖票案例
  • 卖票案例中存在的问题分析
  • 同步代码块解决多线程中数据安全的问题
  • 同步方法解决数据安全问题
  • Lock锁
  • 生产者和消费者模式----多线程协作问题

2.2. Java中的线程基础内容讲解

 在Java中,“线程”指两件不同的事情:
 1、java.lang.Thread类的一个实例;
 2、线程的执行。
   在 Java程序中,有两种方法创建线程:
    	一是对 Thread 类进行派生并覆盖 run方法;
        二是通过实现Runnable接口创建。
        使用java.lang.Thread类或者java.lang.Runnable接口编写代码来定义、实例化和启动新线程。
        一个Thread类实例只是一个对象,像Java中的任何其他对象一样,具有变量和方法,生死于堆上。
        Java中,每个线程都有一个调用栈,即使不在程序中创建任何新的线程,线程也在后台运行着。
        一个Java应用总是从main()方法开始运行,main()方法运行在一个线程内,他被称为主线程。
        一旦创建一个新的线程,就产生一个新的调用栈。
        线程总体分两类:用户线程和守候线程。
        守护线程:守护线程的唯一用途就是为其他线程提供服务。
        当所有用户线程执行完毕的时候,JVM自动关闭。但是守候线程却不独立于JVM,守候线程一般是由操作系统或者用户自己创建的。

2.3. Java中线程的两种创建方式

2.3.1. Thread 类进行派生并覆盖 run方法
package com.itlearn.threads;

public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i<100;i++){
            System.out.println("MyThread->"+i);
        }
    }
}

​ 可见:创建MyThread.java类,并继承Thread(java.lang.Thread),并重写run方法。即完成了MyThread线程的创建。

下面介绍两种方法:

方法名 说明
void run() 在线程开启后,此方法将被调用执行
void start() 使此线程开始执行,Java虚拟机会调用run方法()
public class ThreadsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new MyThread();
        thread1.start();
    }
}

run()方法和start()方法的区别?

​ run():封装线程执行的代码,直接调用,相当于普通方法的调用

​ start():启动线程;然后由JVM调用此线程的run()方法

也就是说,如果想启动一个线程,那么直接调用该线程的run方法是无效的,应该调用start方法,由虚拟机调用run方法。

那么为什么要重写父类run方法?

因为我们的MyThread类中可能还存在其他的代码,但不是所有的代码都需要被线程所执行,为了区分哪些代码是需要被线程执行的,Java提供了run方法来封装需要被线程执行的方法。

2.3.2. 实现Runnable接口创建线程
package com.itlearn.threads;

public class MyThread_Runnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i<100;i++){
            System.out.println("MyThread_Runnable->"+i);
        }
    }
}

​ 可见:我们创建了MyThread_Runnable.java类,并实现了Runnable接口,所以必须实现该接口的方法,而该接口只有一个方法,即run()。我们在run()方法中可以部署我们的业务代码。

​ 那么我们如何启动该线程呢?

​ 首先介绍Thread类的两个构造方法

方法名 说明
Thread(Runnable target) 分配一个新的Thread对象
Thread(Runnable target, String name) 分配一个新的Thread对象,并指定该线程名称

​ 直接上代码:

public class ThreadsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建myThread_runnable对象
        MyThread_Runnable myThread_runnable = new MyThread_Runnable();
        //创建Thread类的对象,把MyRunnable对象作为构造方法的参数
        Thread thread2 = new Thread(myThread_runnable);
        thread2.start();
    }
}

​ 可得出实现步骤如下:

- 定义一个类MyThread_Runnable实现Runnable接口
- 在MyThread_Runnable类中重写run()方法
- 创建MyThread_Runnable类的对象
- 创建Thread类的对象,把MyThread_Runnable对象作为构造方法的参数
- 启动线程

注:在实际应用中,我们推荐使用实现Runnable接口的方式创建线程。

理由:

  • 避免了Java单继承的局限性
  • 适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况,把线程和程序的代码、数据有效分离,较好的体现了面向对象的设计思想

3. 线程优先级

3.1. 优先级引入

​ 在Java中是支持多线程的,那么引发的问题就是:如果由多个线程,都要通过CPU的调度,那么调度的优先级是怎样的呢?即:这么多线程,谁优先执行谁后执行呢?在搞清楚这个问题之前我们必须明白线程的调度方式。

3.2. 线程调度

两种调度方式:

  • 分时调度模型:所有线程轮流使用 CPU 的使用权,平均分配每个线程占用 CPU 的时间片
  • 抢占式调度模型:优先让优先级高的线程使用 CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个,优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些

注:Java使用的是抢占式调度模式

调度随机性

​ 假如计算机只有一个 CPU,那么 CPU 在某一个时刻只能执行一条指令,线程只有得到CPU时间片,也就是使用权,才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性,因为谁抢到CPU的使用权是不一定的

2.4.3. 线程优先级方法
方法名 说明
final int getPriority() 返回此线程的优先级
final void setPriority(int newPriority) 更改此线程的优先级 线程默认优先级是5;线程优先级的范围是:1-10
2.4.4. 抢占式和随机性验证
  1. 抢占式+随机性验证:

    package com.itlearn.threads;
    
    public class ThreadsDemo {
        public static void main(String[] args) {
            Thread thread1 = new MyThread();
            MyThread_Runnable myThread_runnable = new MyThread_Runnable();
            Thread thread2 = new Thread(myThread_runnable);
            
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    }
    

    即:将我们创建的两个线程同时启动。可见运行结果

Java中的线程_第2张图片

即:两个线程并不是依次执行,而是在抢占CPU的资源,就是执行权,谁抢到了谁就执行。

下面我们设置线程优先级,再次运行

package com.itlearn.threads;

public class ThreadsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new MyThread();
        MyThread_Runnable myThread_runnable = new MyThread_Runnable();
        Thread thread2 = new Thread(myThread_runnable);

        //获得线程当前优先级
        System.out.println("Thread1->"+thread1.getPriority());
        System.out.println("Thread2->"+thread1.getPriority());
        //设置线程优先级
        thread1.setPriority(4);
        thread2.setPriority(6);

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

Java中的线程_第3张图片

结论:一个线程的优先级高,仅代表该线程获得CPU时间片的几率高,而并非是一定优先执行!

4. 线程生存周期【重点理解】

直接上图:

Java中的线程_第4张图片

4.1. 线程的6种状态

  1. New(新建)
  2. Runnable(可运行)
  3. Blocked(阻塞)
  4. Waiting(等待)
  5. Timed Waiting(计时等待)
  6. Terminated(终止)
4.1.1. 新建线程

​ 当用new操作符创建一个新线程时,如new Thread®,这个线程还没有开始运行。这意味着它的状态是新建(New),当一个线程处于新建状态时,程序还没有运行线程中的代码。

4.1.2. 可运行线程

​ 一旦调用start方法,线程就处于可运行(Runnable)状态。一个可运行的线程也可能没有运行。要由操作系统为线程提供具体的运行时间。注意:Java规范没有将正在运行作为一个单独的状态。一个正在运行的线程仍然储于可运行状态。

线程调度的细节依赖于操作系统提供的服务,抢占式调度系统给每一个可运行的线程一个时间片来执行任务。当时间片用完时,操作系统会剥夺该线程的运行权,并给另一个线程一个机会来运行,当选择下一个线程时,操作系统会考虑线程的优先级。

​ 记住:在任何给定时刻,一个可运行的线程可能正在运行也可能没有运行。(正式因为这样,这个状态被称为“可运行”而不是“运行”)。

4.1.3. 阻塞和等待线程

​ 当线程处于阻塞或者等待状态时,它暂时是不活动的。它不运行任何的代码,而且消耗最少的资源。

  • 当一个线程视图获取一个内部对象锁的时候,而这个锁目前正在被其他线程占用,则该线程就会被阻塞。当有其他线程释放了这个锁,并且线程调度器允许该线程持有这个锁时,他将变成非阻塞状态。
  • 当线程等待另一个线程通知调度器出现一个条件时,这个线程就进入等待状态。调用Object.wait方法或者Thread.join方法,或者是等待java.util.concurrent库中的Lock或者Condition时,就会出现这种情况。实际上,阻塞状态和等待状态并没有多大区别。
  • 有几个方法有超时参数,调用这些方法就会让线程进入计时等待(Timed Waiting),这一状态将一直保持到超时期满或者接受到适当的通知。带有超时参数的方法有Thread.sleep和计时版的Object.wait、Thread.join、Lock.tryLock以及Condition.await。
4.1.4. 终止线程

线程会由于以下两个原因之一而终止:

  • run方法的正常退出,线程自然终止。
  • 因为一个没有捕获的异常终止了run方法,使线程异常终止。

4.2. 线程状态转换

Java中的线程_第5张图片

Java中的线程_第6张图片

4.2.1. 众人上厕所问题与线程状态对应理解。

5. Java中多线程的线程同步----卖票案例

5.1. 案例需求

​ 某电影院目前正在上映国产大片,共有100张票,而它有3个窗口卖票,请设计一个程序模拟该电影院卖票

5.2. 实现步骤

  1. 定义一个类SellTicket实现Runnable接口,里面定义一个成员变量:private int tickets = 100;

  2. 在SellTicket类中重写run()方法实现卖票,代码步骤如下

    1. 判断票数大于0,就卖票,并告知是哪个窗口卖的
    2. 卖了票之后,总票数要减1
    3. 票没有了,也可能有人来问,所以这里用死循环让卖票的动作一直执行
    package com.itlearn.sell;
    
    public class SellTicket implements Runnable{
        private Integer tickets = 100;
        @Override
        public void run() {
            while (true){
                if (tickets > 0){         	System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
                    tickets--;
                }
            }
        }
    }
    
  3. 定义一个测试类SellTicketDemo,里面有main方法

    1. 创建SellTicket类的对象
    2. 创建三个Thread类的对象,把SellTicket对象作为构造方法的参数,并给出对应的窗口名称
    3. 启动线程
    package com.itlearn.sell;
    
    public class SellTicketDemo {
        public static void main(String[] args) {
            SellTicket sellTicket = new SellTicket();
    
            Thread thread1 = new Thread(sellTicket,"窗口1");
            Thread thread2 = new Thread(sellTicket,"窗口2");
            Thread thread3 = new Thread(sellTicket,"窗口3");
    
            thread1.start();
            thread2.start();
            thread3.start();
        }
    }
    

5.3. 执行结果

Java中的线程_第7张图片

5.4. 执行结果分析

​ 从上述执行结果看,似乎没有什么问题,但是在实际生活中,售票时是需要时间的,所以,在出售一张票的时候,需要一点时间的延迟。所以,我们可以借此来改进程序,设置每次出票时间为100毫秒,使用sleep方法来实现。

package com.itlearn.sell;

public class SellTicket implements Runnable{
    private Integer tickets = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (tickets > 0){
                try {
                    //使线程休眠100毫秒,来模拟出票延迟
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
                tickets--;
            }
        }
    }
}

运行结果:

Java中的线程_第8张图片

Java中的线程_第9张图片

6. 卖票案例中存在的问题分析

6.1. 出现的问题

  1. 相同的票出现了多次,且有票丢失
  2. 出现了负数的票

6.2. 出现该问题的原因

6.2.1. 相同的票出现了多次,且有票丢失
public class SellTicket implements Runnable {
    private int tickets = 100;

    @Override
    public void run() {
        //相同的票出现了多次
        while (true) {
            //tickets = 100;
            //t1,t2,t3
            //假设t1线程抢到CPU的执行权
            if (tickets > 0) {
                //通过sleep()方法来模拟出票时间
                try {
                    Thread.sleep(100);
                    //t1线程休息100毫秒
                    //t2线程抢到了CPU的执行权,t2线程就开始执行,执行到这里的时候,t2线程休息100毫秒
                    //t3线程抢到了CPU的执行权,t3线程就开始执行,执行到这里的时候,t3线程休息100毫秒
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //假设线程按照顺序醒过来
               //t1抢到CPU的执行权,在控制台输出:窗口1正在出售第100张票
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                //t2抢到CPU的执行权,在控制台输出:窗口2正在出售第100张票
                //t3抢到CPU的执行权,在控制台输出:窗口3正在出售第100张票
                tickets--;
                //如果这三个线程还是按照顺序来,这里就执行了3次--的操作,最终票就变成了97
            }
        }
6.2.2. 出现了负数的票
 //出现了负数的票
        while (true) {
            tickets = 1;
            //t1,t2,t3
            //假设t1线程抢到CPU的执行权
            if (tickets > 0) {
                //通过sleep()方法来模拟出票时间
                try {
                    Thread.sleep(100);
                    //t1线程休息100毫秒
                    //t2线程抢到了CPU的执行权,t2线程就开始执行,执行到这里的时候,t2线程休息100毫秒
                    //t3线程抢到了CPU的执行权,t3线程就开始执行,执行到这里的时候,t3线程休息100毫秒
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //假设线程按照顺序醒过来
                //t1抢到了CPU的执行权,在控制台输出:窗口1正在出售第1张票
                //假设t1继续拥有CPU的执行权,就会执行tickets--;操作,tickets = 0;
                //t2抢到了CPU的执行权,在控制台输出:窗口1正在出售第0张票
                //假设t2继续拥有CPU的执行权,就会执行tickets--;操作,tickets = -1;
                //t3抢到了CPU的执行权,在控制台输出:窗口3正在出售第-1张票
                //假设t3继续拥有CPU的执行权,就会执行tickets--;操作,tickets = -2;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                tickets--;
            }
        }
    }
}

7. 同步代码块解决多线程中数据安全的问题

7.1. 什么时候会出现数据安全的问题?

  1. 是否是多线程环境
  2. 是否有共享数据----如:出售的票
  3. 是否有多条语句操作共享数据-----如售票中多个线程操作同一个ticket对象

7.2. 如何解决多线程的安全问题呢?----(同步代码块方案)

  • 基本思想:让程序没有出现安全问题的环境,即:破坏7.1中的三个条件

    注意:7.1中,前两个条件是我们无法破坏的,我们只有在第三个条件之上进行操作以解决多线程数据安全问题。

  • 实现方法:

  • 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来,让任意时刻只能有一个线程执行即可------Java提供了同步代码块的方式来解决

  • 同步代码块的格式

    synchronized(任意对象) { 
    	多条语句操作共享数据的代码 
    }
    

    synchronized(任意对象):就相当于给代码加锁了,任意对象就可以看成是一把锁

    public void run() {
            while (true){
                 synchronized (new Object()){
                	if (tickets > 0){
                        try {
                            //使线程休眠100毫秒,来模拟出票延迟
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
                        tickets--;
                    }
                }
            }
    

    ​ 可见:在执行售票程序中,加入了 synchronized(new Object()),即给该段程序加入了锁。因为synchronized(任意对象)参数使任意对象,则我们先随意new一个Obejct类的对象。下面来观察运行结果。

Java中的线程_第10张图片

可以看到,这里我们明明加入了锁,为什么还是会出现同一张票出售多次的问题呢?

问题分析:

​ 这里是因为,我们在程序段中虽然加入了锁(new Object()),但是三个线程都可以运行到这里,并且每个线程都可以创建自己的锁,即,这里是每个线程都有自己的锁,这就导致了多把锁的现象,而我们需要的是只有一把锁,如上厕所现象中的锁一般,每个线程进入到这段代码的时候,会请求锁,如果有了锁才可以运行。

​ 所以,我们只需要一把锁,即把new Object()的操作放到while外面,而在synchronized(任意对象)中,只传入我们new的对象引用即可。如下:

package com.itlearn.sell;

public class SellTicket implements Runnable{
    private Integer tickets = 100;
    private Object obj = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            synchronized (obj){
            if (tickets > 0){
                    try {
                        //使线程休眠100毫秒,来模拟出票延迟
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
                    tickets--;
                }
            }
        }
    }
}

执行结果:

Java中的线程_第11张图片

问题解决!

8. 同步方法解决数据安全问题

8.1. 同步方法介绍

​ 同步方法:即将synchronized关键字加到方法上。使其对方法体进行加锁。

​ 那么,在方法上加锁,就可以解决数据安全问题吗?所加的锁对象是谁的呢?请看下面程序。

package com.itlearn.sell;

public class SellTicket implements Runnable{
    private Integer tickets = 100;
    private Object obj = new Object();
    private Integer x = 0;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (x % 2 ==0){
                synchronized (obj){
                    if (tickets > 0){
                        try {
                            //使线程休眠100毫秒,来模拟出票延迟
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
                        tickets--;
                    }
                }
            }else {
                setTickets();
            }
            x++;
        }
    }
    
    public synchronized void setTickets(){
        if (tickets > 0){
            try {
                //使线程休眠100毫秒,来模拟出票延迟
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
            tickets--;
        }
    }
}

执行结果:

Java中的线程_第12张图片

​ 可见:出现了数据安全问题。那么为什么会这样呢?

​ 问题分析:

在上述代码中,虽然在方法上加上了synchronized,即,对该方法上了锁,但是,我们知道,一个类中的方法,只要不是静态方法,那么这个方法的实际操作对象是this,即本类的对象。而在run中,我们是对obj加入的锁,即两个锁并不是同一个锁,所以会出现该线程问题。

​ 问题解决:【重点】

​ 我们可以在run中,锁对象设置为this,即本类对象,那么就和方法中锁的对象保持一致了。如下代码:

public void run() {
        while (true){
            if (x % 2 ==0){
                synchronized (this){
                    if (tickets > 0){
                        try {
                            //使线程休眠100毫秒,来模拟出票延迟
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
                        tickets--;
                    }
                }
            }else {
                setTickets();
            }
            x++;
        }
    }

运行结果:

Java中的线程_第13张图片

可见,线程问题解决。

8.2. 静态同步方法

同步静态方法:就是把synchronized关键字加到静态方法上。注意,静态方法属于类本身

修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
	方法体;
}

同步静态方法的锁对象是什么呢?

​ 即:类的字节码文件:类名.class

package com.itlearn.sell;

public class SellTicket implements Runnable{
    private static Integer tickets = 100;
    private Integer x = 0;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (x % 2 ==0){
                synchronized (SellTicket.class){
                    if (tickets > 0){
                        try {
                            //使线程休眠100毫秒,来模拟出票延迟
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
                        tickets--;
                    }
                }
            }else {
                setTickets();
            }
            x++;
        }
    }
    public static synchronized void sellTickets(){
        if (tickets > 0){
            try {
                //使线程休眠100毫秒,来模拟出票延迟
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售第"+tickets+"张票");
            tickets--;
        }
    }
}

注意:静态方法只能操作静态成员变量,所以需要把tickets设为static。

9. Lock锁

​ 虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题,但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁,在哪里释放了锁,为了更清晰的表达如何加锁和释放锁,JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock。

​ Lock是接口不能直接实例化,这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化。

  • ReentrantLock构造方法

    方法名 说明
    ReentrantLock() 创建一个ReentrantLock的实例
  • 加锁解锁方法

    方法名 说明
    void lock() 获得锁
    void unlock() 释放锁
  • 代码演示

    public class SellTicket implements Runnable {
        private int tickets = 100;
        private Lock lock = new ReentrantLock();
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    lock.lock();
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                        tickets--;
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }
    }
    public class SellTicketDemo {
        public static void main(String[] args) {
            SellTicket st = new SellTicket();
    
            Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
            Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
            Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }
    

10. 生产者和消费者模式----多线程协作问题

10.1.生产者和消费者模式概述

  1. 概述

    ​ 生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式,弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。

  2. 什么是生产者消费者问题?

    所谓生产者消费者问题,实际上主要是包含了两类线程:

    1. 一类是生产者线程用于生产数据
    2. 一类是消费者线程用于消费数据
  3. 为了解耦生产者和消费者的关系,通常会采用共享的数据区域,就像是一个仓库

    生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中,并不需要关心消费者的行为

    消费者只需要从共享数据区中去获取数据,并不需要关心生产者的行为

    在这里插入图片描述

  4. 下面介绍必要的Object类的等待和唤醒的方法

    方法名 说明
    void wait() 导致当前线程等待,直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法
    void notify() 唤醒正在等待对象监视器的单个线程
    void notifyAll() 唤醒正在等待对象监视器的所有线程

10.2. 生产者和消费者案例

  1. 案例需求

    生产者消费者案例中包含的类:

    奶箱类(Box):定义一个成员变量,表示第x瓶奶,提供存储牛奶和获取牛奶的操作

    生产者类(Producer):实现Runnable接口,重写run()方法,调用存储牛奶的操作

    消费者类(Customer):实现Runnable接口,重写run()方法,调用获取牛奶的操作

  2. 测试类(BoxDemo):里面有main方法,main方法中的代码步骤如下

    ①创建奶箱对象,这是共享数据区域

    ②创建消费者创建生产者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用存储牛奶的操作

    ③对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用获取牛奶的操作

    ④创建2个线程对象,分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递

    ⑤启动线程

  3. 代码实现

    public class Box {
        //定义一个成员变量,表示第x瓶奶
        private int milk;
        //定义一个成员变量,表示奶箱的状态
        private boolean state = false;
    
        //提供存储牛奶和获取牛奶的操作
        public synchronized void put(int milk) {
            //如果有牛奶,等待消费
            if(state) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    
            //如果没有牛奶,就生产牛奶
            this.milk = milk;
            System.out.println("送奶工将第" + this.milk + "瓶奶放入奶箱");
    
            //生产完毕之后,修改奶箱状态
            state = true;
    
            //唤醒其他等待的线程
            notifyAll();
        }
    
        public synchronized void get() {
            //如果没有牛奶,等待生产
            if(!state) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    
            //如果有牛奶,就消费牛奶
            System.out.println("用户拿到第" + this.milk + "瓶奶");
    
            //消费完毕之后,修改奶箱状态
            state = false;
    
            //唤醒其他等待的线程
            notifyAll();
        }
    }
    
    public class Producer implements Runnable {
        private Box b;
    
        public Producer(Box b) {
            this.b = b;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            for(int i=1; i<=30; i++) {
                b.put(i);
            }
        }
    }
    
    public class Customer implements Runnable {
        private Box b;
    
        public Customer(Box b) {
            this.b = b;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                b.get();
            }
        }
    }
    
    public class BoxDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //创建奶箱对象,这是共享数据区域
            Box b = new Box();
    
            //创建生产者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
            Producer p = new Producer(b);
            //创建消费者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
            Customer c = new Customer(b);
    
            //创建2个线程对象,分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
            Thread t1 = new Thread(p);
            Thread t2 = new Thread(c);
    
            //启动线程
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }
    

(int i=1; i<=30; i++) {
b.put(i);
}
}
}

public class Customer implements Runnable {
private Box b;

   public Customer(Box b) {
       this.b = b;
   }

   @Override
   public void run() {
       while (true) {
           b.get();
       }
   }

}

public class BoxDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建奶箱对象,这是共享数据区域
Box b = new Box();

       //创建生产者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
       Producer p = new Producer(b);
       //创建消费者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
       Customer c = new Customer(b);

       //创建2个线程对象,分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
       Thread t1 = new Thread(p);
       Thread t2 = new Thread(c);

       //启动线程
       t1.start();
       t2.start();
   }

}



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