Java高并发synchronized讲解生产者消费者

问题描述

题目：两个线程操作一个变量，实现两个线程对同一个资源一个进行加1操作，另外一个进行减1操作，且需要交替实现，变量的初始值为0。即两个线程对同一个资源进行加一减一交替操作。话不多说，开干
首先我们先定义操作的资源，并且定义方法。

首先定义资源类

//资源类
class Resource {
    private int number = 0;

    public synchronized void up() throws InterruptedException {
        //1.判断
        if(number != 0) {
            this.wait();
        }
        //2.干活
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);
        this.notifyAll();
    }

    public synchronized void down() throws InterruptedException {
        if(number == 0) {
            this.wait();
        }
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);
        this.notifyAll();
    }
}

接着我们写我们的两个线程

public class ThreadWaitNotifyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Resource resource = new Resource();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    resource.up();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }, "A").start();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    resource.down();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "B").start();
    }
}

结果如下图

这里我们通过Lambda表达式来通过匿名内部类来创建线程并启动，可以看到一个线程up方法，另外一个线程进行down方法，
首先比如线程A先判断是否为0，不为0，那么此时进行加1操作，同一时刻的B线程此时判断的是number等于0，那么就进行等待操作，这个时候A线程加完了，然后通过notifyAll()方法来唤醒其他的线程，所以就完成了减的操作，这里for0~10是为了保证能够交替进行10次。

wait 方法和notify方法是Thread的方法吗？

这里扩展一个知识点，wait 方法和notify方法是Thread的方法吗？
答案：错错错 。
查看API我们可以见到这两个方法属于Object的方法，wait 和 notify 必须要配合synchronized 关键字使用。

这就完了吗？？

需求变更

不不不，此时需求改动了！这个时候项目经理过来说，小王，我不要两个线程操作了，我要四个线程同时操作，两个进行相加，两个进行相减，还是交替到时必须是0，1相互的交替。
这个时候心想，简单呀，我再多加两个线程！
于是，多加了两个线程。
代码如下，Resource不变。

public class ThreadWaitNotifyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Resource resource = new Resource();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    resource.up();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }, "A").start();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    resource.down();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "B").start();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    resource.up();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "C").start();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    resource.down();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "D").start();
    }
}

和之前的一样，多加了两个线程，一个进行加，一个进行减操作。
然后run一下，结果如下图：

这里我们就看到，有的为3了，这是什么情况？？？

分析：举个例子，A,C线程是进行加操作，B，D是进行减操作，此时如果是0，那么B，和D线程是被wait了的对吧，A和C因为up方法被加了锁，所以只有一个方法进行加，如果此时A进行完操作，然后再notifyall，那么此时C线程也会进行up操作，

因为C线程在if（number！=0）{this.wait();}这里被唤醒后，继续进行其他的操作了，且在A执行完加1操作和后没有继续判断number的情况，同理B,D线程也是如此，所以就会出现上图的情况！
那么这种情况怎么解决呢？？

解决方案

因为我们是没有重新进行判断，那么，我们让其重新进行判断就是了！
修改资源类代码如下：

class Resource {
    private int number = 0;

    public synchronized void up() throws InterruptedException {
        //1.判断
        while (number != 0) {
            this.wait();
        }
        //2.干活
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);
        this.notifyAll();
    }

    public synchronized void down() throws InterruptedException {
        while (number == 0) {
            this.wait();
        }
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + number);
        this.notifyAll();
    }
}

四个线程的操作资源的代码不变，结果如下：