线程等待与唤醒,线程池案例详解
线程间通信
概念：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。
如何保证线程间通信有效利用资源：
- 多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。
- 就是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺。
- 也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效 的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。
等待唤醒机制
这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制。
协作机制:
就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态（wait()）， 等待其他线程执行完他们的指定代码过后 再将 其唤醒（notify()）;在有多个线程进行等待时， 如果需要，可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。wait/notify 就是线程间的一种协作机制.
等待唤醒中的方法
- wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时 的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象 上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中。
- notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先 入座。
- notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。
注意：
哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而 此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。
总结如下：
如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE(可运行) 状态； 否则，从 wait set 出来，又进入 entry set，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED(被阻塞) 状态.
调用wait和notify方法需要注意的细节
- wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对 象调用的wait方法后的线程。
- wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
- wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。
生产者与消费者的问题
等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。
生产包子消费包子:
包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，包子铺线程生产包子 （即包子状态为true），并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。 接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包 子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取 决于锁的获取情况。
创建包子(共享资源)类
package eat_BaoZi;
/**
* @author lx
* @date 2019/1/23 - 20:09
* 包子类：
* 包子有皮 馅
* 包子是否做好
*/
public class BaoZi {
private String pi;
private String xianer;
public boolean flag;
public BaoZi(){
}
public BaoZi(String pi,String xianer){
this.pi=pi;
this.xianer=xianer;
}
public String getXianer() {
return xianer;
}
public void setXianer(String xianer) {
this.xianer = xianer;
}
public String getPi() {
return pi;
}
public void setPi(String pi) {
this.pi = pi;
}
public void setFlag(boolean b) {
}
}
创建包子铺(线程一)类
package eat_BaoZi;
public class BaoZiPu implements Runnable{
private String name;
private BaoZi baoZi;
private boolean flag;
public BaoZiPu(String name,BaoZi baoZi ) {
this.name=name;
this.baoZi=baoZi;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
while (true) {
synchronized (baoZi) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (baoZi.flag) {
try {
baoZi.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果没包子,便去唤醒包子铺生产包子
System.out.println("包子铺开始生产包子");
if (count%3==0) {
baoZi.setPi("普通面粉皮");
baoZi.setXianer("瘦肉");
System.out.println("瘦肉汤包做好了,包子铺睡觉去了");
}
else if (count%3==1) {
baoZi.setPi("冰皮");
baoZi.setXianer("鸡肉");
System.out.println("鸡肉包做好了,包子铺睡觉去了");
}else{
baoZi.setPi("玉米面粉皮");
baoZi.setXianer("韭菜鸡蛋");
System.out.println("韭菜鸡蛋包做好了,包子铺睡觉去了");
}
count++;
baoZi.setFlag(true);
System.out.println("叫吃货去吃包子");
baoZi.notify();
}
}
}
}
创建吃货(线程二)类
package eat_BaoZi;
/**
* @author lx
* @date 2019/1/23 - 20:13
*/
public class ChiHuo implements Runnable {
private BaoZi baoZi;
private boolean flag;
protected String name;
public ChiHuo(String name, BaoZi baozi) {
this.name = name;
this.baoZi = baozi;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (baoZi) {
if (!baoZi.flag) {//表示没包子了
System.out.println("包子吃完了,赶紧叫醒包子铺生产包子吧");
try {
baoZi.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//表示有包子的话,吃货就开始吃包子
System.out.println("吃货正在吃" + baoZi.getPi() + baoZi.getXianer() + "包子");
//吃完包子后,将包子设置为空false
baoZi.flag = false;
//并调用notify方法唤醒生产者生产包子
baoZi.notify();
}
}
}
}
测试类
package eat_BaoZi;
/**
* @author lx
* @date 2019/1/23 - 20:13
* 需求：模拟吃包子事件
* 分析：
* 1、一个人吃包子 一个人做包子
* 2、吃包子的人 只有两个状态 吃 睡
* 3、做包子的人 有两个状态 做 睡
* 4、都用到了包子对象，那么我们就把包子对象作为公共的对象
* 怎么来传递到两个类里面呢 使用构造方法可以用来传值
* 5、因为都用到了包子对象，那么我们使用包子对象来做锁
* 这样就可以通过包子对象来调用 notify方法 唤醒另一个线程
* 6、这时候知道两个重要的参数：
* 公共的对象 包子
* 是否包子做好了 boolean
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
BaoZi baoZi=new BaoZi();
BaoZiPu baoZiPu=new BaoZiPu("包子铺",baoZi);
ChiHuo chiHuo=new ChiHuo("吃货",baoZi);
Thread t1=new Thread(baoZiPu);
Thread t2=new Thread(chiHuo);
t1.start();
t2.start();
}
}
线程池
线程池的概念
思想概述:
线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务。
线程池：
其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作， 无需反复创建线程而消耗过多资源。
图片.png
合理利用线程池能够带来三个好处：
- 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
2.提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
- 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。
线程池的使用
Java里面线程池的顶级接口是 java.util.concurrent.Executor (执行者) ，但是严格意义上讲 Executor 并不是一个线程 池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是 java.util.concurrent.ExecutorService 。
- 官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。
Executors类中有个创建线程池的方法如下：
-
public static ExecutorService - **newFixedThreadPool(int nThreads) **：返回线程池对象。(创建的是有界线 程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)。
-
获取到了一个线程池ExecutorService 对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下： public Future<?> submit(Runnable task) :获取线程池中的某一个线程对象，并执行。
-
使用线程池中线程对象的步骤：
- 创建线程池对象。
- 创建Runnable接口子类对象。(task)
- 提交Runnable接口子类对象。(take task)
- 关闭线程池(一般不做)
Runnable实现类
package thread_pool;
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("我是一个教练");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("教练来了:"+Thread.currentThread().getName());
System.out.println("教我游泳，教完后，教练回到游泳池");
}
}
测试类
package thread_pool;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadPoolDemo {
public static void main(String[] args) {
//1. 创建线程池对象。
ExecutorService service=Executors.newFixedThreadPool(2);//包含2个线程对象
//2. 创建Runnable接口子类对象。(task)
// 创建Runnable实例对象
MyRunnable myRunnable=new MyRunnable();
//自己创建线程对象的方式
// Thread t = new Thread(r);
// t.start(); ---> 调用MyRunnable中的run()
//3. 提交Runnable接口子类对象。(take task)
// 从线程池中获取线程对象,然后调用MyRunnable中的run()
service.submit(myRunnable);
// 再获取个线程对象，调用MyRunnable中的run()
service.submit(myRunnable);
service.submit(myRunnable);
// 注意：submit方法调用结束后，程序并不终止，是因为线程池控制了线程的关闭。
// 将使用完的线程又归还到了线程池中
//4. 关闭线程池(一般不做)
// service.shutdown();
}
}
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