多线程入门04 —— 浅谈线程通信
发布日期:2022-04-11 08:52:52
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分类:博客文章
本文共 6219 字,大约阅读时间需要 20 分钟。
1. 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
2. 问题分析
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)
3. Java中涉及到线程通信的方法
方法 | 作用 |
---|---|
wait() | 线程会处于等待状态,直到其他线程通知,这个方法会释放锁 |
wait(long timeout) | 指定等待的毫秒 |
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 |
- 以上方法均定义在Object类当中,只能在同步方法或同步代码块中使用
4. 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
- 处理逻辑:生产者生产好的数据之间放入缓冲区中,消费者从缓冲区中拿出数据
- 代码示例
- 思路分析:生产者只管生产,消费者只管消费
- 缓冲区在添加数据时判断缓冲区是否满了。满了,等待消费;没有满,就通知生产。
- 缓冲区减少数据时,判断还有没有数据。没有的话。等待生产;消费完毕了,就要通知生产
- 思路分析:生产者只管生产,消费者只管消费
(1)Productor.java——生产者
package com.pbx.lesson03;/** * 生产者 * @author BruceXu * @date 2020/9/17 */public class Productor extends Thread { private Buffer buffer; public Productor(Buffer buffer){ this.buffer = buffer; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("生产了第"+i+"只鸡"); buffer.push(new Chicken(i)); // 可以通过修改sleep的时间来模拟不同的生产速度 try { if (i<10) { Thread.sleep(100); } else { Thread.sleep(200); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}
(2)Customer.java——消费者
package com.pbx.lesson03;/** * 消费者 * @author BruceXu * @date 2020/9/17 */public class Customer extends Thread { private Buffer buffer; public Customer(Buffer buffer) { this.buffer = buffer; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { Chicken chicken = buffer.pop(); System.out.println("消费了第"+chicken.getId()+"只鸡,现在还有"+buffer.getCount()+"只鸡剩余"); try { // 可以通过修改sleep的时间来模拟不同的消费 Thread.sleep(150); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}
(3)Buffer.java——缓冲区
package com.pbx.lesson03;/** * 缓冲区 * @author BruceXu * @date 2020/9/17 */public class Buffer { // 需要一个容器来存放商品 private Chicken[] chickens = new Chicken[10]; // 需要一个计数器 private int count = 0; public int getCount() { return count; } // 生产者要放入商品 public synchronized void push(Chicken chicken) { // 如果容器满了,生产者等待,通知消费者消费 if(count >= chickens.length) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 如果没满,就可以继续放入商品 chickens[count] = chicken; count++; // 通知消费者消费 this.notifyAll(); } // 消费者要消费商品 public synchronized Chicken pop(){ // 判断能不能消费 if (count==0) { // 等待生产,等待消费 try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 消费 count--; this.notifyAll(); return chickens[count]; }}
(4)Chicken.java——商品
package com.pbx.lesson03;/** * 商品 * * @author BruceXu * @date 2020/9/17 */public class Chicken { private int id; public int getId() { return id; } public Chicken(int id) { this.id = id; }}
(5)Main.java
package com.pbx.lesson03;/** * @author BruceXu * @date 2020/9/17 */public class Main { public static void main(String[] args) { Buffer buffer = new Buffer(); new Productor(buffer).start(); new Customer(buffer).start(); }}
5. 信号灯法
- 将某个变量作为标志位,以此来进行判断,是否该等待还是通知
- 代码示例
(1)TV.java
package com.pbx.lesson04;/** * 看电视 * 节目时间广告等待播放,广告时间节目等待播放 * * @author BruceXu * @date 2020/9/18 */public class TV { // 广告时间,false;节目时间,ture private boolean flag; public synchronized void playShow(String name) { // 播放节目之前,先看广告有没有播放过 if (!flag) { // 没放过广告,那么等待广告播放 try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("播放节目:" + name); // 更改标志位 this.flag = !this.flag; // 节目放过了,该放广告了 this.notifyAll(); } public synchronized void playAD(String name) { // 节目放完了吗?如果没有,就等待节目放完 if (flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("播放广告:" + name); // 更改标志位 this.flag = !this.flag; // 广告放过了,该放节目了 this.notifyAll(); }}
(2)AD.java
package com.pbx.lesson04;/** * @author BruceXu * @date 2020/9/18 */public class AD extends Thread { private final TV tv; public AD(TV tv) { this.tv = tv; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { tv.playAD("第" + i + "个广告,今年过节不收礼,收礼只收脑白金"); } }}
(3)Show.java
package com.pbx.lesson04;/** * @author BruceXu * @date 2020/9/18 */public class Show extends Thread { private final TV tv; public Show(TV tv) { this.tv = tv; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { tv.playShow("第" + i + "个节目,NBA全明星赛"); } }}
(4)Main.java
package com.pbx.lesson04;/** * @author BruceXu * @date 2020/9/18 */public class Main { public static void main(String[] args) { TV tv = new TV(); new Show(tv).start(); new AD(tv).start(); }}
6. 线程池法 (了解为主)
- 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。
- 解决方法: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。
- 优点
- 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
- 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
-
Future submit(Callable 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
- ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
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