线程通信——多线程同步（生产者消费者例子）

古城微笑少年丶 2022-11-02 00:56 188阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *  一、线程通信概述
 *  二、典型例子
 *   *  1.生产者和消费者例子
     *  2.通过例子理解与剖析
 *  三、常用API
 *  四、生产者和消费者例子代码实现
 *  总结

# 前言 #

多线程的学习接近尾声了，这次我们的主题是线程通信

# 一、线程通信概述 #

通过加锁的方式保证共享数据访问的完整性，但是并没有规定线程执行的先后顺序。各线程到底谁先执行由操作系统的调度决定  
在进行多线程的设计时，还会遇到另一类问题：如何控制相互交互的线程之间的运行顺序，及多线程的同步

# 二、典型例子 #

## 1.生产者和消费者例子 ##

生产者和消费者的问题  
1、生产者：先看是否有数据，如果有就等待；如果没有就生产，生产之后通知消费者来消费  
2、消费者：先看是否有数据，如果有就消费；如果没有就等待，通知生产者生产数据

## 2.通过例子理解与剖析 ##

1、线程的安全问题  
因为生产者与消费者共享数据缓冲区，不过这个问题可以使用同步解决  
2、线程协调问题  
要解决问题，就必须让生产者线程在缓冲区满时等待（wait），暂停进入阻塞状态，等下次消费者消耗了缓冲区中的数据的时间，通知（notify）正在等待的线程恢复到就绪状态，重新开始往缓冲区添加数据。同样，也可以让消费者线程在缓冲区进入等待（wait），暂停进入阻塞状态，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再通知（notify）正在等待的线程恢复到就绪状态。

# 三、常用API #

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>wait（）</th> 
   <th>使用当前线程放弃同步锁并进入到等待，直到其他线程进入此同步锁并调用notify（）或notifyAll（）方法唤醒该线程为止</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>notify（）</td> 
   <td>唤醒此同步锁上等待的第一个调用wait（）方法的线程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>notifyAll（）</td> 
   <td>唤醒此同步锁上调wait（）方法的所有线程</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**注意：**  
wait（）、notify（）、notifyAll（）这三个方法的调用者都应该是同步锁对象；否则就会报异常

# 四、生产者和消费者例子代码实现 #

代码如下（银行卡类）：

public class Card { 
    	// 创建number、money、message三个私有属性
    	private String number;
    	private int money;
    	private String message;
    	// 无参构造函数
    	public Card() { 
    		
    	}
    	// 有参构造函数
    	public Card(String number, int money, String message) { 
    		super();
    		this.number = number;
    		this.money = money;
    		this.message = message;
    	}
    	// 三个属性get set 方法
    	public String getNumber() { 
    		return number;
    	}
    	public void setNumber(String number) { 
    		this.number = number;
    	}
    	public int getMoney() { 
    		return money;
    	}
    	public void setMoney(int money) { 
    		this.money = money;
    	}
    	public String getMessage() { 
    		return message;
    	}
    	public void setMessage(String message) { 
    		this.message = message;
    	}
    	// 重写toString()方法
    	@Override
    	public String toString() { 
    		return "Card [number=" + number + ", money=" + money + ", message=" + message + "]";
    	}
    }

代码如下（生产者线程）：

public class ProducerRunnable implements Runnable { 
    	private Card card;
    	private int counter = 0;
    	
    
    	public ProducerRunnable(Card card) { 
    		this.card = card;
    	}
    
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		while(true) { 
    			synchronized(card) { 
    				int money = card.getMoney();
    				if(money<=0) { 
    					if(counter%2 ==0) { 
    						card.setMessage("dad set money");
    						card.setMoney(3000);
    					}else { 
    						card.setMessage("mom set money");
    						card.setMoney(5000);
    					}
    					counter++;
    					//唤醒等待的线程
    					card.notify();
    					
    				}else { 
    					try { 
    						// 进入等待
    						card.wait();
    					} catch (InterruptedException e) { 
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    				}
    			}
    		}
    	}
    }

代码如下（消费者线程）：

public class ConsumerRunnable implements Runnable { 
    	private Card card;
    	
    
    	public ConsumerRunnable(Card card) { 
    		this.card = card;
    	}
    
    
    	@Override
    	public void run() { 
    		while(true) { 
    			synchronized(card) { 
    				int money = card.getMoney();
    				if(money>0) { 
    					String message = card.getMessage();
    					System.out.println("取钱："+message+" "+money);
    					//取钱后将银行卡余额设置为0
    					card.setMoney(0);
    					//唤醒等待的线程
    					card.notify();
    					
    				}else { 
    					try { 
    						// 进入等待
    						card.wait();
    					} catch (InterruptedException e) { 
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    				}
    			}
    		}
    	}
    }

代码如下（测试）：

public class Test01 { 
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		//创建银行卡对象
    		Card card = new Card("6548755", 0, "success");
    		// 获取消费者和生产者类
    		ProducerRunnable producerRunnable = new ProducerRunnable(card);
    		ConsumerRunnable consumerRunnable = new ConsumerRunnable(card);
    		// 获取消费者和生产者类对应的线程类
    		Thread producerthread = new Thread(producerRunnable);
    		Thread consumerthread = new Thread(consumerRunnable);
    		//启动线程
    		producerthread.start();
    		consumerthread.start();
    	}
    }

代码如下（输出）：

取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000
    取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000
    取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000
    取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000
    取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000
    取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000
    取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000
    取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000
    取钱：mom set money 5000
    取钱：dad set money 3000

# 总结 #

输出只是截取了一部分，这个例子一是加强对wait（）、notify（）的理解和运用，再就是加强对也锁在多线程里的角色担当。