多線程（生產者和消費者問題【死鎖--解決線程安全--等待喚醒機制---線程狀態轉換圖】）

来源:https://www.cnblogs.com/ztg-java-xuexi/archive/2022/04/05/16102975.html
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Lock： 鎖對象 * void lock()： 獲取鎖。 * void unlock():釋放鎖。 * ReentrantLock是Lock的實現類、 package cn.itcast_01; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java ...


Lock：--------------------------鎖對象
* void lock()： 獲取鎖。
* void unlock():釋放鎖。
* ReentrantLock是Lock的實現類、

package cn.itcast_01;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class SellTicket implements Runnable {

    // 定義票
    private int tickets = 100;

    // 定義鎖對象
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                // 加鎖
                lock.lock();
                if (tickets > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + "正在出售第" + (tickets--) + "張票");
                }
            } finally {
                // 釋放鎖
                lock.unlock();
            }
        }
    }

}
package cn.itcast_01;
/*
 * 雖然我們可以理解同步代碼塊和同步方法的鎖對象問題，但是我們並沒有直接看到在哪裡加上了鎖，在哪裡釋放了鎖，
 * 為了更清晰的表達如何加鎖和釋放鎖,JDK5以後提供了一個新的鎖對象Lock。
 * 
 * Lock：
 *         void lock()： 獲取鎖。
 *         void unlock():釋放鎖。  
 * ReentrantLock是Lock的實現類.
 */
public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建資源對象
        SellTicket st = new SellTicket();

        // 創建三個視窗
        Thread t1 = new Thread(st, "視窗1");
        Thread t2 = new Thread(st, "視窗2");
        Thread t3 = new Thread(st, "視窗3");

        // 啟動線程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

生產者和消費者題代碼改進2並解決線程安全問題

【學生類】

package cn.itcast_04;

public class Student {
    String name;
    int age;
}

設置信息類-----實現線程介面

package cn.itcast_04;

public class SetThread implements Runnable {

    private Student s;
    private int x = 0;

    public SetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (s) {
                if (x % 2 == 0) {
                    s.name = "林青霞";//剛走到這裡，就被別人搶到了執行權
                    s.age = 27;
                } else {
                    s.name = "劉意"; //剛走到這裡，就被別人搶到了執行權
                    s.age = 30;
                }
                x++;
            }
        }
    }
}

獲取信息類---實現線程介面

package cn.itcast_04;

public class GetThread implements Runnable {
    private Student s;

    public GetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (s) {
                System.out.println(s.name + "---" + s.age);
            }
        }
    }
}

測試類

package cn.itcast_04;

/*
 * 分析：
 *         資源類：Student    
 *         設置學生數據:SetThread(生產者)
 *         獲取學生數據：GetThread(消費者)
 *         測試類:StudentDemo
 * 
 * 問題1：按照思路寫代碼，發現數據每次都是:null---0
 * 原因：我們在每個線程中都創建了新的資源,而我們要求的時候設置和獲取線程的資源應該是同一個
 * 如何實現呢?
 *         在外界把這個數據創建出來，通過構造方法傳遞給其他的類，---讓其使用同一個資源對象
 * 
 * 問題2：為了數據的效果好一些，我加入了迴圈和判斷，給出不同的值,這個時候產生了新的問題
 *         A:同一個數據出現多次
 *         B:姓名和年齡不匹配
 * 原因：
 *         A:同一個數據出現多次
 *             CPU的一點點時間片的執行權，就足夠你執行很多次。
 *         B:姓名和年齡不匹配
 *             線程運行的隨機性
 * 線程安全問題：
 *         A:是否是多線程環境        是
 *         B:是否有共用數據        是
 *         C:是否有多條語句操作共用數據    是
 * 解決方案：
 *         加鎖。
 *         註意：
 *             A:不同種類的線程都要加鎖。
 *             B:不同種類的線程加的鎖必須是同一把。
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創建資源
        Student s = new Student();
        
        //設置和獲取的類
        SetThread st = new SetThread(s);
        GetThread gt = new GetThread(s);

        //線程類
        Thread t1 = new Thread(st);
        Thread t2 = new Thread(gt);

        //啟動線程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

生產者和消費者之等待喚醒機制代碼實現

學生類

package cn.itcast_05;

public class Student {
    String name;
    int age;
    boolean flag; // 預設情況是沒有數據，如果是true，說明有數據
}

設置學生類---線程實現

package cn.itcast_05;

public class SetThread implements Runnable {

    private Student s;
    private int x = 0;

    public SetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (s) {
                //判斷有沒有
                if(s.flag){
                    try {
                        s.wait(); //t1等著，釋放鎖
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
                if (x % 2 == 0) {
                    s.name = "林青霞";
                    s.age = 27;
                } else {
                    s.name = "劉意";
                    s.age = 30;
                }
                x++; //x=1
                
                //修改標記
                s.flag = true;
                //喚醒線程
                s.notify(); //喚醒t2,喚醒並不表示你立馬可以執行，必須還得搶CPU的執行權。
            }
            //t1有，或者t2有
        }
    }
}

獲取信息--學生類----線程實現

package cn.itcast_05;

public class GetThread implements Runnable {
    private Student s;

    public GetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (s) {
                if(!s.flag){
                    try {
                        s.wait(); //t2就等待了。立即釋放鎖。將來醒過來的時候，是從這裡醒過來的時候
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
                System.out.println(s.name + "---" + s.age);
                //林青霞---27
                //劉意---30
                
                //修改標記
                s.flag = false;
                //喚醒線程
                s.notify(); //喚醒t1
            }
        }
    }
}

測試類

等待喚醒：
 *         Object類中提供了三個方法：
 *             wait():等待
 *             notify():喚醒單個線程
 *             notifyAll():喚醒所有線程
package cn.itcast_05;

/*
 * 分析：
 *         資源類：Student    
 *         設置學生數據:SetThread(生產者)
 *         獲取學生數據：GetThread(消費者)
 *         測試類:StudentDemo
 * 
 * 問題1：按照思路寫代碼，發現數據每次都是:null---0
 * 原因：我們在每個線程中都創建了新的資源,而我們要求的時候設置和獲取線程的資源應該是同一個
 * 如何實現呢?
 *         在外界把這個數據創建出來，通過構造方法傳遞給其他的類。
 * 
 * 問題2：為了數據的效果好一些，我加入了迴圈和判斷，給出不同的值,這個時候產生了新的問題
 *         A:同一個數據出現多次
 *         B:姓名和年齡不匹配
 * 原因：
 *         A:同一個數據出現多次
 *             CPU的一點點時間片的執行權，就足夠你執行很多次。
 *         B:姓名和年齡不匹配
 *             線程運行的隨機性
 * 線程安全問題：
 *         A:是否是多線程環境        是
 *         B:是否有共用數據        是
 *         C:是否有多條語句操作共用數據    是
 * 解決方案：
 *         加鎖。
 *         註意：
 *             A:不同種類的線程都要加鎖。
 *             B:不同種類的線程加的鎖必須是同一把。
 * 
 * 問題3:雖然數據安全了，但是呢，一次一大片不好看，我就想依次的一次一個輸出。
 * 如何實現呢?
 *         通過Java提供的等待喚醒機制解決。
 * 
 * 等待喚醒：
 *         Object類中提供了三個方法：
 *             wait():等待
 *             notify():喚醒單個線程
 *             notifyAll():喚醒所有線程
 *         為什麼這些方法不定義在Thread類中呢?
 *             這些方法的調用必須通過鎖對象調用，而我們剛纔使用的鎖對象是任意鎖對象。
 *             所以，這些方法必須定義在Object類中。
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創建資源
        Student s = new Student();
        
        //設置和獲取的類
        SetThread st = new SetThread(s);
        GetThread gt = new GetThread(s);

        //線程類
        Thread t1 = new Thread(st);
        Thread t2 = new Thread(gt);

        //啟動線程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

線程的狀態轉換圖及執行情況

 

 


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