wait和notify实现生产者消费者模型

       读这篇文章之前，首先要弄明白java对象的两个方法，wait和notify或者notifyAll,那弄懂这两个方法又要知道一个概念，java中Object类有个对象锁，所有的对象都继承自Object类，因此每个对象都有个锁，而且java中的对象锁在同一时刻只能由一个线程持有，这是java在多线程编程中实现互斥的基础。 那一个线程如何获得一个对象的锁呢？根据JDK源码，一个线程可以有3种方法获得对象锁，第一种是执行该对象实例的synchronized方法，第二种是执行对象中的synchronized代码块，第三种是执行类（非实例）的静态synchronized方法，最后需要注意的是一个对象的锁在同一个时间只能由一个线程持有，我们今天将要讨论的3个方法就是在线程获得了对象锁的情况下执行的。

        先说一下wait方法，该方法的作用就是暂停当前线程，并释放占有的对象锁（当前线程一定要占有对象锁，否则会抛出异常），区别于sleep方法，sleep方法是Thread类的方法，也是暂停当前线程，但并不会释放锁（如果占有的话）。

        接下来说notifyAll方法，作用是唤醒所有等待当前线程持有的对象锁的线程，同样的道理，调用notifyAll方法的线程必须持有对象锁，对象锁并不会在调用完notifyAll方法之后立刻被释放，需要等待当前线程（或者持有对象锁的方法，代码块）结束后才会被释放，锁被释放后，其它被唤醒的线程就会随机竞争，先得到该对象锁的线程将会进入执行， notify和notifyAll的区别就是notify只会随机唤醒一个线程，notifyAll会唤醒所有调用wait的线程。

       以下是运用wait和notify实现的生产者消费者的代码

package cn.javass.web.controller;

import java.util.Stack;

public class TestThead2
{
	public static void main(String[] args)
	{
		ProductStack ps = new ProductStack();
		Thread p = new Thread(new Producer(ps));
		Thread c = new Thread(new Consumer(ps));
		
		p.start();
		c.start();
	}
}
//模拟一个产品，包括一个属性id
class Product
{
	String id;
	
	Product(String id)
	{
		this.id = id;
	}
}
//仓库类
class ProductStack
{
	//仓库有个最大存储容量
	int index = 6;
	
	//仓库中货架,通过java.util.Stack来实现，主要用到push和pop两个方法
	Stack<Product> products = new Stack<Product>();
	
	//生产产品，并放入货架
	public synchronized void push(Product pc)
	{
		//如果货架上的产品已经满了，则停止生产
		if (products.size() == index)
		{
			try
			{
				//一旦调用wait方法，当前线程将暂停，同时释放ProductStack的对象锁，
				//直到其它拥有该对象锁的线程调用notify或者notifyAll,当前线程才会
				//尝试再次获取ProductStack的对象锁，并从此处继续执行
				wait();
			}
			catch (InterruptedException e)
			{
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
		
		//生产一个产品
		products.push(pc);
		
		System.out.println("生产了 " + pc.id);
		
		//此时货架肯定不是空的，通知消费者消费， 之前讲到，notify和notifyAll的区别是
		//前者随机唤醒一个等待ProductStack对象锁的线程，而后者是唤醒所有线程，此时当前
		//进程中只有pop一个线程在等待对象锁，因此此处也可以使用notify，
		//思考一下，如果把notifyAll方法拿到products.push(pc)；前面呢？
		//其实效果是一样的，上面说过，调用notify或者notifyAll方法虽然唤醒了等待线程，
		//但并不会释放对象锁，直到当前线程（或者持有对象锁的方法，代码块）结束后才会被释放，
		//因此pop线程虽然被唤醒，但由于拿不到ProductStack对象锁，依旧无法执行
		notifyAll();
	}
	
	//从货架上取出产品供消费
	public synchronized void pop()
	{
		//如果货架上是空的，则停止消费
		if (products.isEmpty())
		{
			try
			{
				wait();
			}
			catch (InterruptedException e)
			{
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//消费一个产品
		Product pc = products.pop();
		
		System.out.println("消费了 " + pc.id);
		//此时货架肯定不是满的，通知生产者生产
		notifyAll();
	}
}

//生产者
class Producer implements Runnable
{
	ProductStack ps;
	
	Producer(ProductStack ps)
	{
		this.ps = ps;
	}
	
	@Override
	public void run()
	{
		//本次生产计划为20件商品
		for (int i = 0; i < 20; i++)
		{
			ps.push(new Product(String.valueOf(i)));
		}
	}
	
}

//消费者
class Consumer implements Runnable
{
	ProductStack ps;
	
	Consumer(ProductStack ps)
	{
		this.ps = ps;
	}
	
	@Override
	public void run()
	{
		//消费计划为20件商品
		for (int i =0;i<20;i++)
		{
			ps.pop();
			
			//消费完一个商品之后停顿一段时间，接着消费，可以把这段代码注释掉，比较下输出结果有什么不同
			try 
			{
                Thread.sleep((int) (Math.random() * 20));
            } 
			catch (InterruptedException e) 
			{
                e.printStackTrace();
            }
		}
	}
	
}

由于ProductStack的push和pop方法都是synchronized的，而前面我们介绍synchronized方法要求必须获取对象锁才能执行，而同一时间又只能有一个线程可以获取对象锁，因此同一个时间只能有一个方法执行，要么在生产，要么在消费。

评论

1 楼 jianjieyan 2015-05-13  

顶，牛逼，向大神致敬，以后常来，