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wait和notify实现生产者消费者模型

发表于: 2015-05-12   作者:尤文武   来源:转载   浏览:
摘要:        读这篇文章之前,首先要弄明白java对象的两个方法,wait和notify或者notifyAll,那弄懂这两个方法又要知道一个概念,java中Object类有个对象锁,所有的对象都继承自Object类,因此每个对象都有个锁,而且java中的对象锁在同一时刻只能由一个线程持有,这是java在多线程编程中实现互斥的基础。 那一个
       读这篇文章之前,首先要弄明白java对象的两个方法,wait和notify或者notifyAll,那弄懂这两个方法又要知道一个概念,java中Object类有个对象锁,所有的对象都继承自Object类,因此每个对象都有个锁,而且java中的对象锁在同一时刻只能由一个线程持有,这是java在多线程编程中实现互斥的基础。 那一个线程如何获得一个对象的锁呢?根据JDK源码,一个线程可以有3种方法获得对象锁,第一种是执行该对象实例的synchronized方法,第二种是执行对象中的synchronized代码块,第三种是执行类(非实例)的静态synchronized方法,最后需要注意的是一个对象的锁在同一个时间只能由一个线程持有,我们今天将要讨论的3个方法就是在线程获得了对象锁的情况下执行的。

        先说一下wait方法,该方法的作用就是暂停当前线程,并释放占有的对象锁(当前线程一定要占有对象锁,否则会抛出异常),区别于sleep方法,sleep方法是Thread类的方法,也是暂停当前线程,但并不会释放锁(如果占有的话)。

        接下来说notifyAll方法,作用是唤醒所有等待当前线程持有的对象锁的线程,同样的道理,调用notifyAll方法的线程必须持有对象锁,对象锁并不会在调用完notifyAll方法之后立刻被释放,需要等待当前线程(或者持有对象锁的方法,代码块)结束后才会被释放,锁被释放后,其它被唤醒的线程就会随机竞争,先得到该对象锁的线程将会进入执行, notify和notifyAll的区别就是notify只会随机唤醒一个线程,notifyAll会唤醒所有调用wait的线程。

       以下是运用wait和notify实现的生产者消费者的代码


package cn.javass.web.controller;

import java.util.Stack;

public class TestThead2
{
	public static void main(String[] args)
	{
		ProductStack ps = new ProductStack();
		Thread p = new Thread(new Producer(ps));
		Thread c = new Thread(new Consumer(ps));
		
		p.start();
		c.start();
	}
}
//模拟一个产品,包括一个属性id
class Product
{
	String id;
	
	Product(String id)
	{
		this.id = id;
	}
}
//仓库类
class ProductStack
{
	//仓库有个最大存储容量
	int index = 6;
	
	//仓库中货架,通过java.util.Stack来实现,主要用到push和pop两个方法
	Stack<Product> products = new Stack<Product>();
	
	//生产产品,并放入货架
	public synchronized void push(Product pc)
	{
		//如果货架上的产品已经满了,则停止生产
		if (products.size() == index)
		{
			try
			{
				//一旦调用wait方法,当前线程将暂停,同时释放ProductStack的对象锁,
				//直到其它拥有该对象锁的线程调用notify或者notifyAll,当前线程才会
				//尝试再次获取ProductStack的对象锁,并从此处继续执行
				wait();
			}
			catch (InterruptedException e)
			{
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
		
		//生产一个产品
		products.push(pc);
		
		System.out.println("生产了 " + pc.id);
		
		//此时货架肯定不是空的,通知消费者消费, 之前讲到,notify和notifyAll的区别是
		//前者随机唤醒一个等待ProductStack对象锁的线程,而后者是唤醒所有线程,此时当前
		//进程中只有pop一个线程在等待对象锁,因此此处也可以使用notify,
		//思考一下,如果把notifyAll方法拿到products.push(pc);前面呢?
		//其实效果是一样的,上面说过,调用notify或者notifyAll方法虽然唤醒了等待线程,
		//但并不会释放对象锁,直到当前线程(或者持有对象锁的方法,代码块)结束后才会被释放,
		//因此pop线程虽然被唤醒,但由于拿不到ProductStack对象锁,依旧无法执行
		notifyAll();
	}
	
	//从货架上取出产品供消费
	public synchronized void pop()
	{
		//如果货架上是空的,则停止消费
		if (products.isEmpty())
		{
			try
			{
				wait();
			}
			catch (InterruptedException e)
			{
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//消费一个产品
		Product pc = products.pop();
		
		System.out.println("消费了 " + pc.id);
		//此时货架肯定不是满的,通知生产者生产
		notifyAll();
	}
}

//生产者
class Producer implements Runnable
{
	ProductStack ps;
	
	Producer(ProductStack ps)
	{
		this.ps = ps;
	}
	
	@Override
	public void run()
	{
		//本次生产计划为20件商品
		for (int i = 0; i < 20; i++)
		{
			ps.push(new Product(String.valueOf(i)));
		}
	}
	
}

//消费者
class Consumer implements Runnable
{
	ProductStack ps;
	
	Consumer(ProductStack ps)
	{
		this.ps = ps;
	}
	
	@Override
	public void run()
	{
		//消费计划为20件商品
		for (int i =0;i<20;i++)
		{
			ps.pop();
			
			//消费完一个商品之后停顿一段时间,接着消费,可以把这段代码注释掉,比较下输出结果有什么不同
			try 
			{
                Thread.sleep((int) (Math.random() * 20));
            } 
			catch (InterruptedException e) 
			{
                e.printStackTrace();
            }
		}
	}
	
}




由于ProductStack的push和pop方法都是synchronized的,而前面我们介绍synchronized方法要求必须获取对象锁才能执行,而同一时间又只能有一个线程可以获取对象锁,因此同一个时间只能有一个方法执行,要么在生产,要么在消费。

wait和notify实现生产者消费者模型

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