Java并发编程:线程间的协作wait()、notify()、notifyAll()和Condition

java并发编程协作有两种方式:

  • 利用Object对象下面的wait()、notify()或者notifyAll()
  • 利用Condition的await()、singnal()或者singnalAll()
    其中需要注意的是:
    对于方式1、调用wait()、notify()或者notifyAll() 必须在同步块或者同步方法中进行(synchronized块或者synchronized方法)。
    对于方式2、await()、singnal()或者singnalAll()必须在lock()和unlock()方法中进行。
    下面以常见的生成着和消费者模型为例,说明这两种方式的使用。我们以购物车为例,当购物车为空的时候,不允许从购物车中拿操作,当购物车满5个商品的时候为满,不允许再放入商品。本例仅仅为说明以上两个方式的使用,不具有说明实际意义

使用方式1

ShoppingCar.java

public class ShoppingCar {
    private Queue<String> queue = null;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    public ShoppingCar(Queue<String> queue) {
        super();
        this.queue = queue;
    }

    public  void getGood(String i){
        
        synchronized (queue) {
            System.out.println("current queue size is "+queue.size()+" car"+i+" start get good");
            while(queue.isEmpty()){ 
                try {
                    System.out.println("car "+i+" get good stop");//当queue空的时候,等待,并让出对象锁
                    queue.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            String g = queue.poll();
            System.out.println("car "+i+" get good "+ g +" suceed");
            queue.notifyAll();
        }
    }
    public  void addGood(String i,String g){
    
        synchronized (queue) {
            System.out.println("current queue size is "+queue.size()+" car"+i+" start add "+g);
            while(queue.size()>=5){
                try {
                    System.out.println("car"+i+" add"+g+" stop");//当queue满的时候,等待,并让出对象锁
                    queue.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("car "+i+" add "+g+" suceed");
            queue.add(g);
            queue.notifyAll();
        }
    }
}

使用方式2

ShoppingCar2.java

public class ShoppingCar2 {
    private Queue<String> queue = null;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition empty =  lock.newCondition();
    Condition full = lock.newCondition();
    public ShoppingCar2(Queue<String> queue) {
        super();
        this.queue = queue;
    }

    public  void getGood(String i){
        lock.lock();
        try{
            System.out.println("current queue size is "+queue.size()+" car"+i+" start get good");
            while(queue.isEmpty()){
                try {
                    System.out.println("car "+i+" get good stop");//当queue空的时候,等待,并让出对象锁
                    empty.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            String g = queue.poll();
            System.out.println("car "+i+" get good "+ g +" sssuceed");
            full.signalAll();
        }finally{
            lock.unlock();
        }
        
    }
    public  void addGood(String i,String g){
    
        lock.lock();
        try{
            System.out.println("current queue size is "+queue.size()+" car"+i+" start add "+g);
            while(queue.size()>=5){
                try {
                    System.out.println("car"+i+" add "+g+" stop");//当queue满的时候,等待,并让出对象锁
                    full.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("car "+i+" add "+g+" suceed");
            queue.add(g);
            empty.signalAll();
        }finally{
        lock.unlock();
        }
    }
}

调用:

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCar2 car = new ShoppingCar2(new LinkedList<String>());
                ExecutorService addser = Executors.newCachedThreadPool();
                ExecutorService getser = Executors.newCachedThreadPool();
                for(int i=0;i<10;i++)
                      addser.submit(new AddThread(i, car));
                for(int i=0;i<10;i++)
                       getser.submit(new GetThread(i, car));
                addser.shutdown();
                getser.shutdown();      
    }   
    public  static class AddThread implements Runnable{
        ShoppingCar2 car = null;
        int id;
        public AddThread(int i,ShoppingCar2 car){
            this.car = car;
            this.id = i;
        }
        @Override
        public void run() {
            while(true){
            car.addGood(String.valueOf(id),String.valueOf((int)(100*Math.random())));
            try {
                Thread.currentThread().sleep((int)(1000*Math.random())*10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            }
        }
    }
    public  static class GetThread implements Runnable{
        ShoppingCar2 car = null;
        int id;
        public GetThread(int i,ShoppingCar2 car){
            this.car = car;
            this.id = i;
        }
        @Override
        public void run() {
            while(true){
            car.getGood(String.valueOf(id));
            try {
                Thread.currentThread().sleep((int)(1000*Math.random())*10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            }
        }
    }
}

说明:购物车有两个操作,一个get商品、一个add商品、在Demo类中我们有一个AddThread类专门去add商品、一个GetThread类专门去get商品。main方法中,我们分别产出10个Get线程和10个Add线程去执行商品的add和get操作。
商品用一个随机生成的数字代替,get和add商品的时间也随机指定。执行结果如下:
current queue size is 0 car0 start add 53
car 0 add 53 suceed
current queue size is 1 car3 start add 58
car 3 add 58 suceed
current queue size is 2 car4 start add 82
car 4 add 82 suceed
current queue size is 3 car2 start add 33
car 2 add 33 suceed
current queue size is 4 car6 start add 99
car 6 add 99 suceed
current queue size is 5 car7 start add 53
car7 add 53 stop</span>
current queue size is 5 car1 start add 45
car1 add 45 stop
current queue size is 5 car8 start add 59
car8 add 59 stop
current queue size is 5 car5 start add 58
car5 add 58 stop
current queue size is 5 car9 start add 88
car9 add 88 stop
current queue size is 5 car0 start get good
car 0 get good 53 sssuceed
current queue size is 4 car3 start get good
car 3 get good 58 sssuceed
current queue size is 3 car1 start get good
car 1 get good 82 sssuceed
current queue size is 2 car2 start get good
car 2 get good 33 sssuceed
current queue size is 1 car4 start get good
car 4 get good 99 sssuceed
car 7 add 53 suceed</span>
car 1 add 45 suceed
car 8 add 59 suceed
car 5 add 58 suceed
car 9 add 88 suceed
current queue size is 5 car5 start get good
car 5 get good 53 sssuceed
current queue size is 4 car6 start get good
car 6 get good 45 sssuceed
current queue size is 3 car8 start get good
car 8 get good 59 sssuceed
current queue size is 2 car9 start get good
car 9 get good 58 sssuceed
current queue size is 1 car7 start get good
car 7 get good 88 sssuceed
current queue size is 0 car4 start add 88
car 4 add 88 suceed
current queue size is 1 car9 start get good
car 9 get good 88 sssuceed
current queue size is 0 car5 start add 1
car 5 add 1 suceed
current queue size is 1 car9 start get good
car 9 get good 1 sssuceed
current queue size is 0 car9 start get good
car 9 get good stop
current queue size is 0 car1 start add 70
car 1 add 70 suceed

我们选取部分的结果分析,看标注的两个地方
car7 add 53 stop
执行到这里时,购物车满了,没有添加到购物车
car 7 add 53 suceed
到这里时候,由于有线程在get商品,此时购物车中商品小于5个了,可以添加商品了,就添加成功

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