Java 线程的同步机制、生产者消费者示例

Myth丶恋晨 2022-12-23 00:49 168阅读 0赞

*  **异步和同步**  
    **异步**：线程间相互独立，无依赖性，旨在提高资源使用效率。  
    **同步**：线程间有依赖性，需要考虑线程的资源占用及运行次序。
 *  Java实现同步的方案：**互斥+线程间通信**  
    **互斥（保证数据访问安全）**：共享资源作用：  
    借助共享资源实现线程间的数据交互、借助共享资源状态决定线程执行的次序。  
    **通信（保证不会无休止等待）**：**wait() 释放锁，进入等待**，sleep() 不会释放锁，不能用作通信；**notify()、notifyAll() 唤醒**
 *  这些方法只能直接或间接用于**临界区**，否则会产生IllegalMonitorStateException异常

**例**  
/\* 编写线程生产者-消费者的例子，有一生产者、消费者和缓冲区。缓冲区中只能存放一个产品（int型数据），生产者和消费者每次只能生产/消费一个产品。要求生产出的产品不能浪费。  
\*/

class BufferArea{
        
    	private int data;
    	private boolean isEmpty=true;
    	public void put(int x) {
         //若不为空则等待，若为空，则放数据-改状态-唤醒
    		while(isEmpty == false) //此处用while防止线程“伪唤醒”
    			try{
        wait();} catch(Exception e) {
        ;}
    		data=x;
    		isEmpty = false;
    		notify();
    	}
    	public int get() {
         //若为空则等待，若不为空，则取数据-改状态-唤醒
    		while(isEmpty == true) 
    			try {
        wait();} catch(Exception e) {
        ;}
    		int x = data;
    		isEmpty = true;
    		notify();
    		return x;
    	}
    }
    class Producer extends Thread{
         //生产者
    	private BufferArea b; //b应从构造函数传入，而不能自己new，自己new的缓冲区只能自己用
    	Producer(BufferArea x){
         b=x;}
    	public void run() {
        
    		synchronized(b){
        
    			for(int i=1;i<=5;i++) {
        
    				try{
        sleep(10);} catch(Exception e) {
        ;}//让线程多切换几次，模拟出近乎最坏情形
    				b.put(i); //注意
    				try{
        sleep(10);} catch(Exception e) {
        ;}
    				System.out.print("生产者生产："+i); //注意
    				try{
        sleep(10);} catch(Exception e) {
        ;}
    				
    			}
    		}
    	}
    }
    class Consumer extends Thread{
         //消费者
    	private BufferArea b;
    	Consumer(BufferArea x){
         b=x;}
    	public void run() {
        
    		synchronized(b){
        
    			for(int i=1;i<=5;i++) {
        
    				try{
        sleep(10);} catch(Exception e) {
        ;}
    				System.out.println("\t消费者消费："+b.get());
    				try{
        sleep(10);} catch(Exception e) {
        ;}
    				
    			}
    		}
    	}
    }
    class app_Consumer{
        
    	public static void main(String [] args) {
        
    		BufferArea b = new BufferArea();
    		Producer p = new Producer(b);
    		Consumer c = new Consumer(b);
    		p.start(); c.start(); 
    	}
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ2NTI3NTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
**总结：**

1.  **我的错误一：**

//错误示例：
    //在 BufferArea 类中：
    public int get() {
        
    	while(isEmpty == true) 
    		try {
        wait();} catch(Exception e) {
        ;}
    	isEmpty = true;
    	notify();
    	return data;
    }
    //假设当前data值为1，notify()后生产者被唤醒，可能立即就执行，
    //这时data值变为2，实际return data的返回值为2，与需求不符！

1.  **我的错误二：**

//错误示例：
    //在 Producer 类中：
    public void run() {
        
    	synchronized(b){
        
    		for(int i=1;i<=5;i++) {
        
    			try{
        sleep(10);} catch(Exception e) {
        ;}
    			System.out.print("生产者生产："+i); //注意
    			try{
        sleep(10);} catch(Exception e) {
        ;}
    			b.put(i); //注意
    			try{
        sleep(10);} catch(Exception e) {
        ;}			
    		}
    	}
    }
    //注意这两条语句的顺序，这样写是错误的！
    //若这样写，则结果为：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ2NTI3NTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

1.  `while(isEmpty == false) try{wait();} catch(Exception e) {;}` //此处不用if，**用while防止线程“伪唤醒”**
2.  `BufferArea b;` **b应从构造函数传入，而不能自己new**，自己new的缓冲区只能自己用
3.  多条语句中插入 `try{sleep(10);} catch(Exception e) {;}` 让线程多切换几次，模拟出近乎最坏情形，若最坏的情形都能成功，那基本没问题

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