线程协作

 

线程通信

应用场景：生产者和消费者问题

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。

在生产者和消费者问题中，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，但synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）。

Java中提供了几个方法解决线程之间的通信问题：

①wait()     表示线程会一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，会释放锁

②wait(long timeout)  指定等待的毫秒数

③notify()   唤醒一个处于等待状态的线程

④notifyAll()  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

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IIIegalMonitorStateException

问题解决方式1

并发协作模型“生产者/消费者问题”---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，他们之间有个“缓冲区”。

生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区中拿出数据

package com.wang.ssynchronized;
​
//测试生产者/消费者问题---利用缓冲区解决（管程法）
​
//需要有生产者、消费者、产品、缓冲区
public class TestProCus {
    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;
    }
​
    //需要生产方法
​
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; 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 = 0; 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;
    //需要生产者放入产品
    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) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有满，就需要放入产品
        chickens[count]=chicken;
        count++;
​
        //可以通知消费者消费了
            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) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken=chickens[count];
​
        //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/消费者问题”---信号灯法

  package com.wang.ssynchronized;
​
//测试生产者/消费者问题----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("快乐大本营播放中");
            }else {
                this.tv.play("抖音记录美好生活");
            }
        }
    }
}
//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{
    //演员表演的时候，观众等待 T
    //观众观看的时候，演员等待 F
    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) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        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;//取反
    }
    //观看
    public synchronized void watch(){
        if (flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观众观看了"+voice);
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag=!this.flag;
    }
}

使用线程池

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。可以避免频繁的创建销毁、实现重复利用。

好处：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

                 maximumPoolSize：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

JDK5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService和Executors

ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

      void execute(Runnable command)：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable

      <T> Future <T> submit(Callable<T> task)：执行任务，有返回值，一般用来执行Callable

      void shutdown()：关闭连接池

Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

package com.wang.threadpool;
​
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
​
//测试线程池
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        //newFixedThreadPool  参数为：线程池大小
        ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(10);
​
        //执行Runnable接口的实现类
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
​
        //关闭连接
        service.shutdownNow();
    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
​
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
​
    }
}