Java 多线程编程之六：线程之间的通信（附源代码）

Java 多线程编程之六：线程之间的通信（附源代码）

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       多线程编程中，线程之间的通信是一个比较复杂的问题。大家往往搞不懂什么是竞争资源？什么时候考虑同步？怎么进行同步？什么是线程通信？怎么进行通信？很多朋友面试的时候都遇到过这样类似的一个编程题：给定一个场景，编写代码来恰当使用等待、通知和通知所有线程。相信很多朋友对java.lang.Object类的这三个方法都很熟悉，notify、notifyAll、wait，但是真正能运用自如的却不多。因此面试中挂在上面那个面试题上的朋友还真不在少数。本文列举了一个经典的生产者、消费者源代码，以代码的角度来说明这个问题，并附加示例源代码，相信读者看过之后对线程之间的通信交互会有更进一步的认识！

        生产者－消费者模型，堪称多线程程序中的经典。本源码中将使用 java.lang.Object 的 wait、notify、notifyAll 来实现这个模型，这才是最重要的。

        开始以前，让我们先来熟悉一下生产者－消费者模型的游戏规则：

1、仓满不能生产；

2、藏空不能消费；

3、消费者消费产品前发现不能满足此次消费后通知生产者进行生产；

4、生产者生产出产品后通知消费者进行消费。

        好的。开始之前再来回顾一下对象锁的概念……这是最关键的。每个对象都有一个内置锁。当程序运行到非静态 synchronized 方法上时，将自动获得与正在执行代码类的当前实例（即 this 实例）有关的锁。java.lang.Thread.sleep() 方法执行时并不释放此锁；java.lang.Object.wait() 方法执行时释放此锁。好了，就到这里吧，说太多了一来显得作者罗嗦，二来也有侮辱读者 Java 基础的嫌疑。开始代码演示。

生产者－消费者模型－仓库源代码

package com.defonds.thread;
/**
 * 
 * 
 * 项目名称：ThreadApp
 * 类名称：Godown
 * 类描述：生产者－消费者模型之仓库
 * 创建人：Defonds
 * 创建时间：2010-1-26 上午10:50:00
 * 修改人：Defonds
 * 修改时间：2010-1-26 上午10:50:00
 * 修改备注：
 * @version 
 *
 */
public class Godown {
  
  private final int max_size = 100;//最大库存容量
  private int curNum;//现有库存量
  
  /**
   * 
   * 创建一个新的实例 Godown.
   *
   * @param curNum
   */
  public Godown(int curNum){
    this.curNum = curNum;
  }
  
  /**
   * 生产指定数目的产品
   */
  public synchronized void produce(int needNum){
    while(true){
      /**
       * 如果不需要生产，进入等待状态
       */
      while(this.curNum + needNum > this.max_size){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "要生产的产品数量" + needNum + "已经超出剩余库存容量" + (this.max_size - this.curNum) +"，暂时不能进行生产任务！");
        try {
          this.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
          // TODO Auto-generated catch block
          e.printStackTrace();
        }
      }
      
      /**
       * 满足了生产条件，进行产品生产
       */
      this.curNum += needNum;
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已经生产了" + needNum + "，现存库存量是为：" + this.curNum);
      
      /**
       * 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
       */
      this.notifyAll();
    }
  }
  
  /**
   * 消费指定数目的产品
   */
  public synchronized void consume(int needNum){
    while(true){
      /**
       * 如果不可以消费，进入等待状态
       */
      while(this.curNum < needNum){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "要消费的产品数量" + needNum + "已经超出剩余库存量" + this.curNum + "，暂时不能进行消费！");
        try {
          this.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
          // TODO Auto-generated catch block
          e.printStackTrace();
        }
      }
      
      /**
       * 满足了消费条件，进行产品消费
       */
      this.curNum -= needNum;
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已经消费了" + needNum + "，现存库存量是为：" + this.curNum);
      
      /**
       * 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
       */
      this.notifyAll();
    }
  }
}      

生产者－消费者模型－生产者源代码

package com.defonds.thread;
/**
 * 
 * 
 * 项目名称：ThreadApp
 * 类名称：Producer
 * 类描述：生产者－消费者模型之生产者
 * 创建人：Defonds
 * 创建时间：2010-1-26 上午10:45:30
 * 修改人：Defonds
 * 修改时间：2010-1-26 上午10:45:30
 * 修改备注：
 * @version 
 *
 */
public class Producer extends Thread{
  
  private int needNum;//每次要生产产品的数量
  private Godown godown;//仓库
  
  /**
   * 
   * 创建一个新的实例 Producer.
   *
   * @param needNum
   * @param godown
   */
  public Producer(int needNum,Godown godown){
    this.needNum = needNum;
    this.godown = godown;
  }
  
  /**
   * 重写 java.lang.Thread 的 run 方法
   */
  public void run(){
    this.godown.produce(this.needNum);
  }
}      

生产者－消费者模型－消费者源代码

package com.defonds.thread;
/**
 * 
 * 
 * 项目名称：ThreadApp
 * 类名称：Consumer
 * 类描述：生产者－消费者模型之消费者
 * 创建人：Defonds
 * 创建时间：2010-1-26 上午10:50:48
 * 修改人：Defonds
 * 修改时间：2010-1-26 上午10:50:48
 * 修改备注：
 * @version 
 *
 */
public class Consumer extends Thread{
  
  private int needNum;//每次要消费产品的数量
  private Godown godown;//仓库
  
  /**
   * 
   * 创建一个新的实例 Consumer.
   *
   * @param needNum
   * @param godown
   */
  public Consumer(int needNum,Godown godown){
    this.needNum = needNum;
    this.godown = godown;
  }
  
  /**
   * 重写 java.lang.Thread 的 run 方法
   */
  public void run(){
    this.godown.consume(this.needNum);
  }
}      

生产者－消费者模型－程序入口源代码

package com.defonds.thread;
/**
 * 
 * 
 * 项目名称：ThreadApp
 * 类名称：ThreadApp
 * 类描述：生产者－消费者模型之程序入口
 * 创建人：Defonds
 * 创建时间：2010-1-26 上午10:51:15
 * 修改人：Defonds
 * 修改时间：2010-1-26 上午10:51:15
 * 修改备注：
 * @version 
 *
 */
public class ThreadApp {
  public static void main(String[] args) {
    
    /**
     * 仓库初始化
     */
    Godown godown = new Godown(30);
    
    /**
     * 消费者初始化
     */
    Consumer consumer0 = new Consumer(30,godown);
    Consumer consumer1 = new Consumer(20,godown);
    Consumer consumer2 = new Consumer(40,godown);
    
    /**
     * 生产者初始化
     */
    Producer producer0 = new Producer(10,godown);
    Producer producer1 = new Producer(10,godown);
    Producer producer2 = new Producer(10,godown);
    Producer producer3 = new Producer(10,godown);
    Producer producer4 = new Producer(10,godown);
    Producer producer5 = new Producer(10,godown);
    Producer producer6 = new Producer(10,godown);
    Producer producer7 = new Producer(10,godown);
    
    /**
     * 标记每个生产者/消费者
     */
    consumer0.setName("consumer0");
    consumer1.setName("consumer1");
    consumer2.setName("consumer2");
    producer0.setName("producer0");
    producer1.setName("producer1");
    producer2.setName("producer2");
    producer3.setName("producer3");
    producer4.setName("producer4");
    producer5.setName("producer5");
    producer6.setName("producer6");
    producer7.setName("producer7");
    
    /**
     * 开始进行生产－消费
     */
    consumer0.start();
    consumer1.start();
    consumer2.start();
    producer0.start();
    producer1.start();
    producer2.start();
    producer3.start();
    producer4.start();
    producer5.start();
    producer6.start();
    producer7.start();
  }
}