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
代码结果展示:
代码:
1)商品:属性,品牌 ,名字
2)线程1:生产者
3)线程2:消费者
出现问题:
1)生产者和消费者没有交替输出
2)打印数据错乱
哈尔滨 - null
费列罗啤酒
哈尔滨巧克力
----没有加同步
代码展示:
package com.lanson.test10;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class Product {//商品类
//品牌
private String brand;
//名字
private String name;
//setter,getter方法;
public String getBrand() {
return brand;
}
public void setBrand(String brand) {
this.brand = brand;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
package com.lanson.test10;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class ProducerThread extends Thread{//生产者线程
//共享商品:
private Product p;
public ProducerThread(Product p) {
this.p = p;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//生产十个商品 i:生产的次数
if(i % 2 == 0){
//生产费列罗巧克力
p.setBrand("费列罗");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
p.setName("巧克力");
}else{
//生产哈尔滨啤酒
p.setBrand("哈尔滨");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
p.setName("啤酒");
}
//将生产信息做一个打印:
System.out.println("生产者生产了:" + p.getBrand() + "---" + p.getName());
}
}
}
package com.lanson.test10;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class CustomerThread extends Thread{//消费者线程
//共享商品:
private Product p;
public CustomerThread(Product p) {
this.p = p;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//i:消费次数
System.out.println("消费者消费了:" + p.getBrand() + "---" + p.getName());
}
}
}
package com.lanson.test10;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class Test {
//这是main方法,程序的入口
public static void main(String[] args) {
//共享的商品:
Product p = new Product();
//创建生产者和消费者线程:
ProducerThread pt = new ProducerThread(p);
CustomerThread ct = new CustomerThread(p);
pt.start();
ct.start();
}
}
【1】利用同步代码块解决问题
package com.lanson.test10;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class ProducerThread extends Thread{//生产者线程
//共享商品:
private Product p;
public ProducerThread(Product p) {
this.p = p;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//生产十个商品 i:生产的次数
synchronized (p){
if(i % 2 == 0){
//生产费列罗巧克力
p.setBrand("费列罗");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
p.setName("巧克力");
}else{
//生产哈尔滨啤酒
p.setBrand("哈尔滨");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
p.setName("啤酒");
}
//将生产信息做一个打印:
System.out.println("生产者生产了:" + p.getBrand() + "---" + p.getName());
}
}
}
}
package com.lanson.test10;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class CustomerThread extends Thread{//消费者线程
//共享商品:
private Product p;
public CustomerThread(Product p) {
this.p = p;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//i:消费次数
synchronized (p){
System.out.println("消费者消费了:" + p.getBrand() + "---" + p.getName());
}
}
}
}
【2】利用同步方法解决问题:
package com.lanson.test11;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class Product {//商品类
//品牌
private String brand;
//名字
private String name;
//setter,getter方法;
public String getBrand() {
return brand;
}
public void setBrand(String brand) {
this.brand = brand;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//生产商品
public synchronized void setProduct(String brand,String name){
this.setBrand(brand);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.setName(name);
//将生产信息做一个打印:
System.out.println("生产者生产了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
}
//消费商品:
public synchronized void getProduct(){
System.out.println("消费者消费了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
}
}
package com.lanson.test11;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class CustomerThread extends Thread{//消费者线程
//共享商品:
private Product p;
public CustomerThread(Product p) {
this.p = p;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//i:消费次数
p.getProduct();;
}
}
}
public class ProducerThread extends Thread{//生产者线程
//共享商品:
private Product p;
public ProducerThread(Product p) {
this.p = p;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//生产十个商品 i:生产的次数
if(i % 2 == 0){
p.setProduct("费列罗","巧克力");
}else{
p.setProduct("哈尔滨","啤酒");
}
}
}
}
(这个else中的代码在分解3中 演示了错误)
【1】原理:
【2】代码:
package com.lanson.test11;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class Product {//商品类
//品牌
private String brand;
//名字
private String name;
//引入一个灯:true:红色 false 绿色
boolean flag = false;//默认情况下没有商品 让生产者先生产 然后消费者再消费
//setter,getter方法;
public String getBrand() {
return brand;
}
public void setBrand(String brand) {
this.brand = brand;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//生产商品
public synchronized void setProduct(String brand,String name){
if(flag == true){//灯是红色,证明有商品,生产者不生产,等着消费者消费
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//灯是绿色的,就生产:
this.setBrand(brand);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.setName(name);
//将生产信息做一个打印:
System.out.println("生产者生产了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
//生产完以后,灯变色:变成红色:
flag = true;
//告诉消费者赶紧来消费:
notify();
}
//消费商品:
public synchronized void getProduct(){
if(!flag){//flag == false没有商品,等待生产者生产:
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//有商品,消费:
System.out.println("消费者消费了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
//消费完:灯变色:
flag = false;
//通知生产者生产:
notify();
}
}
【3】原理
注意:wait方法和notify方法 是必须放在同步方法或者同步代码块中才生效的 (因为在同步的基础上进行线程的通信才是有效的)
注意:sleep和wait的区别:sleep进入阻塞状态没有释放锁,wait进入阻塞状态但是同时释放了锁
【4】线程生命周期完整图
Condition是在Java Java1.5中才出现的,它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作,相比使用Object的wait()、notify(),使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。
它的更强大的地方在于:能够更加精细的控制多线程的休眠与唤醒。对于同一个锁,我们可以创建多个Condition,在不同的情况下使用不同的Condition
一个Condition包含一个等待队列。一个Lock可以产生多个Condition,所以可以有多个等待队列。
在Object的监视器模型上,一个对象拥有一个同步队列和等待队列,而Lock(同步器)拥有一个同步队列和多个等待队列。
Object中的wait(),notify(),notifyAll()方法是和"同步锁"(synchronized关键字)捆绑使用的;而Condition是需要与"互斥锁"/"共享锁"捆绑使用的。
调用Condition的await()、signal()、signalAll()方法,都必须在lock保护之内,就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用
void await() throws InterruptedException
造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
与此 Condition 相关的锁以原子方式释放,并且出于线程调度的目的,将禁用当前线程,且在发生以下四种情况之一 以前,当前线程将一直处于休眠状态:
在所有情况下,在此方法可以返回当前线程之前,都必须重新获取与此条件有关的锁。在线程返回时,可以保证它保持此锁。
void signal()
唤醒一个等待线程。
如果所有的线程都在等待此条件,则选择其中的一个唤醒。在从 await 返回之前,该线程必须重新获取锁。
void signalAll()
唤醒所有等待线程。
如果所有的线程都在等待此条件,则唤醒所有线程。在从 await 返回之前,每个线程都必须重新获取锁。
更改代码:
package com.lanson.test12;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author : Lansonli
*/
public class Product {//商品类
//品牌
private String brand;
//名字
private String name;
//声明一个Lock锁:
Lock lock = new ReentrantLock();
//搞一个生产者的等待队列:
Condition produceCondition = lock.newCondition();
//搞一个消费者的等待队列:
Condition consumeCondition = lock.newCondition();
//引入一个灯:true:红色 false 绿色
boolean flag = false;//默认情况下没有商品 让生产者先生产 然后消费者再消费
//setter,getter方法;
public String getBrand() {
return brand;
}
public void setBrand(String brand) {
this.brand = brand;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//生产商品
public void setProduct(String brand,String name){
lock.lock();
try{
if(flag == true){//灯是红色,证明有商品,生产者不生产,等着消费者消费
try {
//wait();
//生产者阻塞,生产者进入等待队列中
produceCondition.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//灯是绿色的,就生产:
this.setBrand(brand);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.setName(name);
//将生产信息做一个打印:
System.out.println("生产者生产了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
//生产完以后,灯变色:变成红色:
flag = true;
//告诉消费者赶紧来消费:
//notify();
consumeCondition.signal();
}finally {
lock.unlock();
}
}
//消费商品:
public void getProduct(){
lock.lock();
try{
if(!flag){//flag == false没有商品,等待生产者生产:
try {
// wait();
//消费者等待,消费者线程进入等待队列:
consumeCondition.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//有商品,消费:
System.out.println("消费者消费了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
//消费完:灯变色:
flag = false;
//通知生产者生产:
//notify();
produceCondition.signal();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
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