5、線程的協作問題

来源:https://www.cnblogs.com/schangxiang/archive/2019/08/04/11297098.html
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1、實例背景 印表機做兩件事情: 第一件事件負責接受外界列印的請求,包括其他的電腦,把這個列印任務添加到列印隊列當中。 另一件事情就是列印,從列印隊列中取出一個列印任務,完成列印任務,將這個列印任務去掉。 可以肯定的是,這兩件事情是併發進行的,不可能印表機一直去列印,而不去接受新的列印任務,也不可能 ...


1、實例背景

  印表機做兩件事情:

        第一件事件負責接受外界列印的請求,包括其他的電腦,把這個列印任務添加到列印隊列當中。

        另一件事情就是列印,從列印隊列中取出一個列印任務,完成列印任務,將這個列印任務去掉。

     可以肯定的是,這兩件事情是併發進行的,不可能印表機一直去列印,而不去接受新的列印任務,也不可能一直接受請求,而不去列印,等到讓油墨幹了紙張爛掉了

如果我們用程式讓印表機幹活的話,顯然我們可以用兩個線程同時做這兩件事情,當然還要考慮其他的事情,就是前面說的併發問題,因為存在著併發競爭資源--印表機隊列。

我們希望的理想情況是最好兩個線程能交替執行,即接受一次列印請求的操作,再執行一次列印的操作,而不是接受請求N次後才執行一次列印任務,所以說我們還需要解決線程之間配合工作的問題,也就是線程協作的問題。

 

關於線程協作,我們考慮三個問題:

(1)如何在當前線程中通知其他的線程的執行

(2)如何阻止當前線程的執行

(3)其他線程執行完畢如何繼續當前線程的執行

   答案:(1Monitor.Pulse()

         (2)Monitor.Wait()

         (3)Monitor.Wait()

 

2沒有線程協作的印表機工作

class MonitorTest

    {

        int MAX = 10;//最多允許10個列印作業

 

        Queue<int> queue; //表示對象的先進先出的集合

        public MonitorTest()

        {

            queue = new Queue<int>();

        }

 

        //生產者線程調用的方法:模擬添加列印作業

        public void ProducerThread()

        {

            Random r = new Random();

 

            lock (queue)

            {

                for (int counter = 0; counter < MAX; counter++)

                {

                    int value = r.Next(100);

                    queue.Enqueue(value);    //隨機數入隊列

                    Console.WriteLine("生產:" + value);

                }

            }

        }

 

        //消費者線程

        public void ConsumerThread()

        {

            lock (queue)

            {

                for (int counter = 0; counter < MAX; counter++)

                {

                    int value = (int)queue.Dequeue(); //第一個元素出隊列

                    Console.WriteLine("消費:" + value);

                }

            }

        }

 

        static void Main(string[] args)

        {

            MonitorTest monitor = new MonitorTest();

            Thread producer = new Thread(new ThreadStart(monitor.ProducerThread));

            Thread consumer = new Thread(new ThreadStart(monitor.ConsumerThread));

 

            producer.Start();

            consumer.Start();

 

            Console.WriteLine("印表機工作完畢");

            Console.ReadLine();

        }

    }

 

 

 

 

發現:先把所有的生產任務添加進來,然後再執行消費作業。這是不符合我們的要求的。我們要求是添加一個列印任務就執行一次消費作業

 

3有線程協作的印表機工作

 

 

  

class MonitorTest

    {

        int MAX = 10;//最多允許10個列印作業

 

        Queue<int> queue; //表示對象的先進先出的集合

        public MonitorTest()

        {

            queue = new Queue<int>();

        }

 

        //生產者線程調用的方法:模擬添加列印作業

        public void ProducerThread()

        {

            Random r = new Random();

 

            lock (queue)

            {

                for (int counter = 0; counter < MAX; counter++)

                {

                    int value = r.Next(100);

                    queue.Enqueue(value);    //隨機數入隊列

                    Console.WriteLine("生產:" + value);

 

                    //producer線程通知consumer線程從阻塞隊列進入準備隊列

                    Monitor.Pulse(queue); //釋放等待線程

                    //producer線程進入阻塞隊列,並放棄了鎖定,使consumer線程得以執行

                    Monitor.Wait(queue);  //等待CosumerThread()完成

 

                }

            }

        }

 

        //消費者線程

        public void ConsumerThread()

        {

            lock (queue)

            {

                do

                {

                    if (queue.Count>0)

                    {

                        int value = (int)queue.Dequeue(); //第一個元素出隊列

                        Console.WriteLine("消費:" + value);

 

                        Monitor.Pulse(queue);//釋放

                    }

                } while (Monitor.Wait(queue)); // 等待ProducerThread()放入數據

            }

        }

 

        static void Main(string[] args)

        {

            MonitorTest monitor = new MonitorTest();

            Thread producer = new Thread(new ThreadStart(monitor.ProducerThread));

            Thread consumer = new Thread(new ThreadStart(monitor.ConsumerThread));

 

            producer.Start();

            consumer.Start();

 

            Console.WriteLine("印表機工作完畢");

            Console.ReadLine();

        }

    }

 

 

 

解釋:

producer線程Start啟動後,進入運行狀態後,產生了一個隨機數,並添加到queue隊列容器里,然後碰到代碼 Monitor.Pulse(queue) ; 那麼producer線程就通知線程consumer從阻塞隊列進入準備隊列。然後producer線程又碰到Monitor.Wait(queue); producer線程進入等待狀態(即阻塞了自己),他放棄了對queue的鎖定,所以線程consumer得以執行。

  那麼線程consumer執行了,當執行到do**while迴圈處,由於第一次執行,所以不判斷條件,直接從queue隊列里“請出”第一個元素,然後他碰到代碼Monitor.Pulse(queue) ; ,那麼線程consumer就通知producer線程從阻塞隊列進入準備隊列,然後他判斷whileMonitor.Wait(queue); ),因為這是第一次執行,所以

 

 

 

結果顯示是 生產者生產一個,消費者接著就消費一個。如此迴圈中。。。


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