1 生产者消费者问题
📌 线程通信应用的场景可以简单地描述为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。
📌 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）！
2 线程通信
2.1 线程方法
方法名 | 作用 |
wait () | 表示线程一直等待，直到其他线程通知，与 sleep 不同会释放锁 |
wait (long timeOut) | 指定等待的毫秒数 |
notify () | 唤醒一个处于等待状态的线程 |
notifyAll() | 唤醒同一个对象所有的调用 wait()方法的线程，优先级高的优先调度 |
2.2 管程法
📌 要点
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，消费者从缓冲区拿出数据
📌 代码举例
//需要生产者、消费者、产品、缓冲区
public class TestPC {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container = new SynContainer();
new Productor(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
//产品-鸡
class Chicken{
int id;
public Chicken(int id){
this.id = id;
}
}
//生产者
class Productor extends Thread{
SynContainer container;
public Productor(SynContainer container){
this.container=container;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
container.pushTo(new Chicken(i));
System.out.println("生产了第"+i+"只鸡");
}
}
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
SynContainer container;
public Consumer(SynContainer container){
this.container=container;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
System.out.println("消费了第"+container.popTo().id+"只鸡，累积消费了第"+i+"只鸡");
}
}
}
class SynContainer{
/**定义一个容器的大小*/
Chicken[] chickens = new Chicken[5];
/** 容器计数器*/
int count;
//生产者想容器中放入产品
public synchronized void pushTo(Chicken chicken){
//如果容器满了，就需要等待消费者消费
if(chickens.length==count){
//通知消费者消费
try {
this.wait();
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果没有满就丢入产品
chickens[count]=chicken;
count++;
//通知消费者消费
this.notifyAll();
}
//消费者从中取出产品
public synchronized Chicken popTo(){
//判断能否消费
if(count==0){
// 消费者等待生产者产出
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果可以消费
count--;
Chicken chicken = chickens[count];
//吃完了通知生产者消费
this.notifyAll();
return chicken;
}
}控制台输出：
一开始两个线程都会进容器，不过消费者看到容器鸡的数量为0，就会等待；此时生产者进行生产，当容器满了后，生产者等待，通知消费者来消费，那么消费者进行消费，通知生产者可以继续生产...
📢 我把数量调小了，大家可以把数量增加，这样效果更显著。
2.3 信号灯法
简单来说，就是利用标识控制线程等待和唤醒，类似于信号灯，红灯性绿灯停。
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 < 5; i++) {
if (i%2==0){
this.tv.play("电视节目："+i);
}else {
this.tv.play("电视广告："+i);
}
}
}
}
//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 < 5; i++) {
this.tv.watch();
}
}
}
//产品--节目
class TV{
//演员表演，观众等待-T；观众观看，演员等待-F
String show;
boolean flag = true;
//表演
public synchronized void play(String show){
if (!flag){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("演员表演了"+show);
//通知观众观看
this.notifyAll();
this.show = show;
this.flag = !flag;
}
//表演
public synchronized void watch(){
if (flag){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("观众观看了"+show);
//通知演员表演
this.notifyAll();
this.flag = !flag;
}
}控制台输出：
📢 可以看到表演和观看严格按照顺序来了！
2.4 线程池
📌 要点
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。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
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：最大程数、keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止)
📌 线程池类
JDK 5.0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，一般又来执行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
📌 简单举例
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//1.创建线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
service.execute(new Mythread());
service.execute(new Mythread());
service.execute(new Mythread());
service.execute(new Mythread());
//2.关闭连接
service.shutdown();
}
}
class Mythread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 2; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
}控制台输出：
