多线程之Java中的等待唤醒机制

　　多线程的问题中的经典问题是生产者和消费者的问题，就是如何让线程有序的进行执行，获取CPU执行时间片的过程是随机的，如何能够让线程有序的进行，Java中提供了等待唤醒机制很好的解决了这个问题！

　　生产者消费者经典的线程中的问题其实是解决线程中的通讯问题，就是不同种类的线程针对同一资源的操作，这里其实有一张图很好的阐述了这其中的问题：

//代码中的实体类
public class Student {
    String name;
    int age;
    boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据
}

public class SetThread implements Runnable {

    private Student s;
    private int x = 0;

    public SetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (s) {
                //判断有没有
                if(s.flag){
                    try {
                        s.wait(); //t1等着，释放锁
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
                if (x % 2 == 0) {
                    s.name = "林青霞";
                    s.age = 27;
                } else {
                    s.name = "刘意";
                    s.age = 30;
                }
                x++; //x=1
                
                //修改标记
                s.flag = true;
                //唤醒线程
                s.notify(); //唤醒t2,唤醒并不表示你立马可以执行，必须还得抢CPU的执行权。
            }
            //t1有，或者t2有
        }
    }
}

public class GetThread implements Runnable {
    private Student s;

    public GetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (s) {
                if(!s.flag){
                    try {
                        s.wait(); //t2就等待了。立即释放锁。将来醒过来的时候，是从这里醒过来的时候
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
                System.out.println(s.name + "---" + s.age);
                //林青霞---27
                //刘意---30
                
                //修改标记
                s.flag = false;
                //唤醒线程
                s.notify(); //唤醒t1
            }
        }
    }
}

/*
 * 分析：
 *         资源类：Student    
 *         设置学生数据:SetThread(生产者)
 *         获取学生数据：GetThread(消费者)
 *         测试类:StudentDemo
 * 
 * 问题1：按照思路写代码，发现数据每次都是:null---0
 * 原因：我们在每个线程中都创建了新的资源,而我们要求的时候设置和获取线程的资源应该是同一个
 * 如何实现呢?
 *         在外界把这个数据创建出来，通过构造方法传递给其他的类。
 * 
 * 问题2：为了数据的效果好一些，我加入了循环和判断，给出不同的值,这个时候产生了新的问题
 *         A:同一个数据出现多次
 *         B:姓名和年龄不匹配
 * 原因：
 *         A:同一个数据出现多次
 *             CPU的一点点时间片的执行权，就足够你执行很多次。
 *         B:姓名和年龄不匹配
 *             线程运行的随机性
 * 线程安全问题：
 *         A:是否是多线程环境        是
 *         B:是否有共享数据        是
 *         C:是否有多条语句操作共享数据    是
 * 解决方案：
 *         加锁。
 *         注意：
 *             A:不同种类的线程都要加锁。
 *             B:不同种类的线程加的锁必须是同一把。
 * 
 * 问题3:虽然数据安全了，但是呢，一次一大片不好看，我就想依次的一次一个输出。
 * 如何实现呢?
 *         通过Java提供的等待唤醒机制解决。
 * 
 * 等待唤醒：
 *         Object类中提供了三个方法：
 *             wait():等待
 *             notify():唤醒单个线程
 *             notifyAll():唤醒所有线程
 *         为什么这些方法不定义在Thread类中呢?
 *             这些方法的调用必须通过锁对象调用，而我们刚才使用的锁对象是任意锁对象。
 *             所以，这些方法必须定义在Object类中。
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建资源
        Student s = new Student();
        
        //设置和获取的类
        SetThread st = new SetThread(s);
        GetThread gt = new GetThread(s);

        //线程类
        Thread t1 = new Thread(st);
        Thread t2 = new Thread(gt);

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

线程的状态转换图及常见执行情况：

　

上述代码的优化方案：

//创建对象的时候实现线程安全
public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据

    public synchronized void set(String name, int age) {
        // 如果有数据，就等待
        if (this.flag) {
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 设置数据
        this.name = name;
        this.age = age;

        // 修改标记
        this.flag = true;
        this.notify();
    }

    public synchronized void get() {
        // 如果没有数据，就等待
        if (!this.flag) {
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 获取数据
        System.out.println(this.name + "---" + this.age);

        // 修改标记
        this.flag = false;
        this.notify();
    }
}

public class GetThread implements Runnable {
    private Student s;

    public GetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

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

public class SetThread implements Runnable {

    private Student s;
    private int x = 0;

    public SetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (x % 2 == 0) {
                s.set("林青霞", 27);
            } else {
                s.set("刘意", 30);
            }
            x++;
        }
    }
}

public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建资源
        Student s = new Student();
        
        //设置和获取的类
        SetThread st = new SetThread(s);
        GetThread gt = new GetThread(s);

        //线程类
        Thread t1 = new Thread(st);
        Thread t2 = new Thread(gt);

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