day15 线程协作、线程通信

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。

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互相依赖，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：

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：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

解决方式1：

并发协作模式“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，它们之间有个“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

package com.mollzz.gaoji;

//测试：生产者消费者模型-->利用缓冲区解决：管程法
//生产者，消费者，产品，缓冲区
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 = 1; 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 = 1; 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) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        //如果没有满，就需要丢入产品
        chickens[count]=chicken;
        count++;

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

    //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) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        //如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];

        //吃完了，通知生产者生产
        this.notifyAll();

        return chicken;
    }
}

解决方式2：

并发协作模型“生产者/消费者模式”——>信号灯法

package com.mollzz.gaoji;

//测试：生产者消费者模型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("花儿与少年丝路季播放中…");
            }else {
                this.tv.play("快乐大本营…hi6");
            }
        }
    }
}

//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
    //观众等待,演员表演
    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) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        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 watch(){
        if (flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        System.out.println("观众观看了："+voice);

        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag=!this.flag;

    }
}

线程池

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：

• Michael most pore size最大线程数提高响应速度（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

  MaxmumPoolSize：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

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