多线程（之五：线程协作）

线程通信

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，消费者将仓库中的产品取走消费；
- 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，需要生产新的产品用来消费
- 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）

Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题

方法名	作用
wait（）	表示线程一直等待，真的其他线程通知，也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（）	唤醒同一个对象上所以调用wait（）方法的线程，优先级别高的线程优先调度

注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或同步代码块中使用，否则会抛出异常lllegalMonitorStateExceptoin

两种解决方式

管程法

并发协作模型“生产者/消费者模式”—>管程法

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”

生产者将产生好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

代码案例

//测试：生产者消费者问题-->利用缓冲区解决-->管程法
public class TestPC {public static void main(String[] args) {SynContainer container = new SynContainer();new Producer(container).start();new Consumer(container).start();}
}//生产者
class Producer extends Thread{SynContainer container;public Producer(SynContainer container){this.container = container;}//生产@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {System.out.println("生产了-->"+i+"只");container.push(new Chicken(i));}}
}//消费者
class Consumer extends Thread{SynContainer container;public Consumer(SynContainer container){this.container = container;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {System.out.println("消费了-->"+container.pop().id+"只");}}
}//产品
class Chicken{int id;public Chicken(int id) {this.id = id;}
}//缓冲区
class SynContainer{//需要一个容器大小Chicken[] chickens = new Chicken[10];//容器计算器int count = 0;//生产者放入产品public synchronized void push(Chicken chicken){//如果容器满了，就需要等待消费者消费if (count==chickens.length){//通知消费者消费，生产者等待try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果没有满，我们就需要丢入产品chickens[count]=chicken;count++;//通知消费者消费this.notifyAll();}public synchronized Chicken pop(){//判断能否消费if(count==0){//等待生产者生产，消费者等待try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果可以消费count--;Chicken chicken = chickens[count];//吃完了，通知生产者生产this.notifyAll();return chicken;}
}

信号灯法

使用一个设置一个标志位使用真或者否来判断线程是否进行

代码案例

测试：生产者消费者问题-->利用标志位解决--->信号灯法
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;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 20; i++) {if (i%2==0){this.tv.play("电视剧播放中");}else{this.tv.play("广告播放中");}}}
}//消费者--》观众
class  Watcher extends Thread{TV tv;public Watcher(TV tv){this.tv = tv;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 20; i++) {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 FString voice;//表演的节目boolean flag = true;//表演public synchronized void play(String voice){if (!flag){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("演员表演开始了："+voice);//通知观众观看this.notifyAll();this.voice = voice;this.flag =!this.flag;}//观看public synchronized void watch(){if (flag){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("观看了："+voice);//通知演员表演this.notifyAll();this.flag =! this.flag;}
}

线程池

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）
- 方便线程管理
  - corePoolSize：核心池的大小
  - maximumPoolSize：最大线程数
  - keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

使用线程池

JDK5.0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
- Futuresubmit(Callabletask):执行任务，有返回值，一般用来执行Callable
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；

代码案例

//测试线程池
public class TextPool {public static void main(String[] args) {//1.创建服务，创建线程池//newFixedThreadPool    参数为线程池大小ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);//执行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{@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName());}
}

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