第一节 线程通信
1.1 线程通信引入
l 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
- 分析
- 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相互依赖，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，要通知生产者已经消费结束，需要继续生产新产品以供消费
- 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）
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方法名
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作 用
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final void wait()
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表示线程一直等待，直到其它线程通知
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void wait(long timeout)
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线程等待指定毫秒参数的时间
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final void wait(long timeout,int nanos)
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线程等待指定毫秒、微妙的时间
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final void notify()
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唤醒一个处于等待状态的线程
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final void notifyAll()
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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运行
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注意事项
q 均是java.lang.Object类的方法
q 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
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【示例1】 准备生产者消费者问题
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/**
* 商品类
*/
public class Product {
private String name;//馒头、玉米饼
private String color;//白色 黄色
public Product() {
}
public Product(String name, String color) {
this.name = name;
this.color = color;
}
//…..省略getter和setter方法
public String toString() {
return "Product{" +
"name='" + name + '\'' +
", color='" + color + '\'' +
'}';
}
}
/**
* 生产者线程
*/
public class ProduceRunnable implements Runnable {
//private Product product = new Product();
private Product product;
public void setProduct(Product product) {
this.product = product;
}
public void run() {
int i = 0;
while(true){
if(i%2==0){
product.setName("馒头");
product.setColor("白色");
}else{
product.setName("玉米饼");
product.setColor("黄色");
}
System.out.println("生产者生产商品"+product.getName()
+" "+product.getColor());
i++;
}
}
}
/**
* 消费者线程
*/
public class ConsumeRunnable implements Runnable {
//private Product product = new Product();
private Product product;
public ConsumeRunnable() {
}
public ConsumeRunnable(Product product) {
this.product = product;
}
public void setProduct(Product product) {
this.product = product;
}
public void run() {
while(true){
System.out.println("消费者消费商品"+product.getName()
+" "+product.getColor());
}
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Product product = new Product();
ProduceRunnable runnable1 = new ProduceRunnable();
runnable1.setProduct(product);
Thread thread1 = new Thread(runnable1);
Runnable runnable2 = new ConsumeRunnable(product);
Thread thread2 = new Thread(runnable2);
thread1.start();
thread2.start();
}
}
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注意：必须保证生产者消费者操作的是一个商品对象，否则就会出现消费者消费null的情况。
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Product product = new Product();
ProduceRunnable runnable1 = new ProduceRunnable();
runnable1.setProduct(product);
Runnable runnable2 = new ConsumeRunnable(product);
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1.2使用同步代码块实现线程同步
【示例2】 使用同步代码块保证线程安全
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public class ProduceRunnable implements Runnable {
private Product product;
public void setProduct(Product product) {
this.product = product;
}
public void run() {
int i = 0;
while(true){
synchronized (product){
if(i%2==0){
product.setName("馒头");
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
product.setColor("白色");
}else{
product.setName("玉米饼");
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
product.setColor("黄色");
}
System.out.println("生产者生产商品"+product.getName()
+" "+product.getColor());
}
i++;
}
}
}
public class ConsumeRunnable implements Runnable {
private Product product;
public void run() {
while(true){
synchronized (product){
System.out.println("消费者消费商品"
+product.getName()+" "+product.getColor());
}
}
}
}
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- 注意：不仅生产者要加锁，而且消费者也要加锁，并且必须是一把锁（不仅是一个引用变量，而且必须是指向同一个对象）
1.3实现线程通信-同步代码块形式
【示例3】 实现线程通信—同步代码块方式
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public class ProduceRunnable implements Runnable {
public void run() {
int i = 0;
while(true){
synchronized (product){
//如果已经有商品，就等待
if(product.flag){
try {
product.wait(); //必须调用同步监视器的通信方法
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//生产商品
if(i%2==0){
product.setName("馒头");
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
product.setColor("白色");
}else{
product.setName("玉米饼");
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
product.setColor("黄色");
}
//输出结果
System.out.println("生产者生产商品"+product.getName()
+" "+product.getColor());
//修改一下商品的状态
product.flag = true;
//通知消费者来消费
product.notify();
}
i++;
}
}
}
public class ConsumeRunnable implements Runnable {
public void run() {
while(true){
synchronized (product){
//如果没有商品，就等待
if(!product.flag){
try {
product.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//消费商品
System.out.println("消费者消费商品"
+product.getName()+" "+product.getColor());
//修改商品的状态
product.flag = false;
//通知生产者进行生产
product.notifyAll();
}
}
}
}
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线程同步的细节
细节1：进行线程通信的多个线程，要使用同一个同步监视器（product），还必须要调用该同步监视器的wait()、notify()、notifyAll();
细节2：线程通信的三个方法
wait() 等待
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。换句话说，此方法的行为就好像它仅执行 wait(0) 调用一样。当前线程必须拥有此对象监视器。
wait(time) 等待
在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超过指定的时间量前，导致当前线程等待。 当前线程必须拥有此对象监视器。
notify() 通知 唤醒
唤醒在【此对象监视器】上等待的【单个】线程。如果所有线程都在此对象上等待，则会选择唤醒其中一个线程。【选择是任意性的】，并在对实现做出决定时发生
notifyAll() 通知所有 唤醒所有
唤醒在【此对象监视器】上等待的【所有】线程。被唤醒的线程将以常规方式与在该对象上主动同步的其他所有线程【进行竞争】；
细节3：完整的线程生命周期
阻塞状态有三种
普通的阻塞 sleep,join,Scanner input.next()
同步阻塞（锁池队列） 没有获取同步监视器的线程的队列
等待阻塞（阻塞队列） 被调用了wait()后释放锁，然后进行该队列
细节4：sleep()和wait()的区别
区别1:sleep() 线程会让出CPU进入阻塞状态，但不会释放对象锁
wait() 线程会让出CPU进入阻塞状态， 【也会放弃对象锁】，进入等待【此对象】的等待锁定池
区别2: 进入的阻塞状态也是不同的队列
区别3：wait只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，而sleep可以在任何地方使用