线程通信问题练习

╰半夏微凉° 2023-01-15 14:21 26阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、涉及方法:
 *  二、问题一：
 *   *  代码实现：
 *  三、问题二：生产者/消费者问题
 *  四、总结

# 一、涉及方法: #

*  **wait()**:一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。
 *  **notify()**:一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。
 *  **notifyAll()**:一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。  
    说明：

> 1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。  
> 2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。 否则，会出现IllegalMonitorStateException异常  
> 3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。

# 二、问题一： #

**使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印**

## 代码实现： ##

class Number implements Runnable{ 
        private int number = 1;
        private Object obj = new Object();
        @Override
        public void run() { 
    
            while(true){ 
                synchronized (obj) { 
                    obj.notify();
                    if(number <= 100){ 
    
                        try { 
                            Thread.sleep(10);
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
    
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);
                        number++;
    
                        try { 
                            //使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态
                            obj.wait();
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }else{ 
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    
    public class CommunicationTest { 
        public static void main(String[] args) { 
            Number number = new Number();
            Thread t1 = new Thread(number);
            Thread t2 = new Thread(number);
    
            t1.setName("线程1");
            t2.setName("线程2");
    
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

![在这里插入图片描述][20210422204346476.gif_pic_center]

# 三、问题二：生产者/消费者问题 #

**生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处 取走产品，店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图 生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通 知生产者继续生产；如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，如 果店中有产品了再通知消费者来取走产品。**  
这里可能出现两个问题：

*  生产者比消费者快时，消费者会漏掉一些数据没有取到。
 *  消费者比生产者快时，消费者会取相同的数据。  
    **分析：**

> 1.  是否是多线程问题？是，生产者线程，消费者线程
> 2.  是否有共享数据？是，店员（或产品）
> 3.  如何解决线程的安全问题？同步机制,有三种方法(同步代码块、同步方法、Lock锁)
> 4.  是否涉及线程的通信？是

class Clerk{ //售货员
    
        private int productCount = 0;
        //生产产品
        public synchronized void produceProduct() { 
    
            if(productCount < 20){ 
                productCount++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始生产第" + productCount + "个产品");
    
                notify();
    
            }else{ 
                //等待
                try { 
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    
        }
        //消费产品
        public synchronized void consumeProduct() { 
            if(productCount > 0){ 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始消费第" + productCount + "个产品");
                productCount--;
    
                notify();
            }else{ 
                //等待
                try { 
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    
        }
    }
    
    class Producer extends Thread{ //生产者
    
        private Clerk clerk;
    
        public Producer(Clerk clerk) { 
            this.clerk = clerk;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            System.out.println(getName() + ":开始生产产品.....");
    
            while(true){ 
    
                try { 
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
    
                clerk.produceProduct();
            }
    
        }
    }
    
    class Consumer extends Thread{ //消费者
        private Clerk clerk;
    
        public Consumer(Clerk clerk) { 
            this.clerk = clerk;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            System.out.println(getName() + ":开始消费产品.....");
    
            while(true){ 
    
                try { 
                    Thread.sleep(30);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
    
                clerk.consumeProduct();
            }
        }
    }
    
    public class ProductTest { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            Clerk clerk = new Clerk();
    
            Producer p1 = new Producer(clerk);
            p1.setName("生产者1");
    
            Consumer c1 = new Consumer(clerk);
            c1.setName("消费者1");
            Consumer c2 = new Consumer(clerk);
            c2.setName("消费者2");
    
            p1.start();
            c1.start();
            c2.start();
    
        }
    }

这里生产者线程休眠时间10毫秒，消费者线程休眠时间30毫秒(两个)，所以生产者的生产速度快一些。  
![在这里插入图片描述][20210422205706610.gif_pic_center]  
再将消费者线程的睡眠时间提高到20毫秒，由于有两个消费者线程，一个生产者线程，所以生产和消费的时间几乎一致。生产一个，消费一个  
![在这里插入图片描述][20210422205940161.gif_pic_center]

# 四、总结 #

> **sleep() 和 wait()的异同？**  
> **1.相同点**：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。  
> **2.不同点**：  
> 1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()  
> 2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中  
> 3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。

[20210422204346476.gif_pic_center]: /images/20221022/22b1641e2f2a41ea9fa1a84396c96708.png
[20210422205706610.gif_pic_center]: /images/20221022/54671868021248f48446546998ab6d3a.png
[20210422205940161.gif_pic_center]: /images/20221022/f93a111338204f69b011474b1f36e83a.png