java线程系列之三（线程协作）

本文来自：高爽|Coder，原文地址：http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/7433673，转载请注明。

上一篇讲述了线程的互斥(同步)，但是在很多情况下，仅仅同步是不够的，还需要线程与线程协作(通信)，生产者/消费者问题是一个经典的线程同步以及通信的案例。该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程，即所谓的“生产者”和“消费者”在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。要解决该问题，就必须让生产者在缓冲区满时休眠（要么干脆就放弃数据），等到下次消费者消耗缓冲区中的数据的时候，生产者才能被唤醒，开始往缓冲区添加数据。同样，也可以让消费者在缓冲区空时进入休眠，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再唤醒消费者，通常采用线程间通信的方法解决该问题。如果解决方法不够完善，则容易出现死锁的情况。出现死锁时，两个线程都会陷入休眠，等待对方唤醒自己。该问题也能被推广到多个生产者和消费者的情形。本文讲述了JDK5之前传统线程的通信方式，更高级的通信方式可参见Java线程(九)：Condition-线程通信更高效的方式和Java线程(篇外篇)：阻塞队列BlockingQueue。

假设有这样一种情况，有一个盘子，盘子里只能放一个鸡蛋，A线程专门往盘子里放鸡蛋，如果盘子里有鸡蛋，则一直等到盘子里没鸡蛋，B线程专门从盘子里取鸡蛋，如果盘子里没鸡蛋，则一直等到盘子里有鸡蛋。这里盘子是一个互斥区，每次放鸡蛋是互斥的，每次取鸡蛋也是互斥的，A线程放鸡蛋，如果这时B线程要取鸡蛋，由于A没有释放锁，B线程处于等待状态，进入阻塞队列，放鸡蛋之后，要通知B线程取鸡蛋，B线程进入就绪队列，反过来，B线程取鸡蛋，如果A线程要放鸡蛋，由于B线程没有释放锁，A线程处于等待状态，进入阻塞队列，取鸡蛋之后，要通知A线程放鸡蛋，A线程进入就绪队列。我们希望当盘子里有鸡蛋时，A线程阻塞，B线程就绪，盘子里没鸡蛋时，A线程就绪，B线程阻塞，代码如下：

 

 import java.util.ArrayList;
 import java.util.List;
 /** 定义一个盘子类，可以放鸡蛋和取鸡蛋 */
 public class Plate {
     /** 装鸡蛋的盘子 */
     List<Object> eggs = new ArrayList<Object>();
     /** 取鸡蛋 */
     public synchronized Object getEgg() {
         while (eggs.size() == 0) {
             try {
                 wait();
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }
         Object egg = eggs.get(0);
         eggs.clear();// 清空盘子
         notify();// 唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
         System.out.println("拿到鸡蛋");
         return egg;
     }
     /** 放鸡蛋 */
     public synchronized void putEgg(Object egg) {
         while (eggs.size() > 0) {
             try {
                 wait();
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }
         eggs.add(egg);// 往盘子里放鸡蛋
         notify();// 唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
         System.out.println("放入鸡蛋");
     }
     static class AddThread implements Runnable  {
         private Plate plate;
         private Object egg = new Object();
         public AddThread(Plate plate) {
             this.plate = plate;
         }
         public void run() {
             plate.putEgg(egg);
         }
     }
     static class GetThread implements Runnable  {
         private Plate plate;
         public GetThread(Plate plate) {
             this.plate = plate;
         }
         public void run() {
             plate.getEgg();
         }
     }
     public static void main(String args[]) {
         Plate plate = new Plate();
         for(int i = 0; i < 10; i++) {
             new Thread(new AddThread(plate)).start();
             new Thread(new GetThread(plate)).start();
         }
     }
 }

输出结果：

1. 放入鸡蛋
2. 拿到鸡蛋
3. 放入鸡蛋
4. 拿到鸡蛋
5. 放入鸡蛋
6. 拿到鸡蛋
7. 放入鸡蛋
8. 拿到鸡蛋
9. 放入鸡蛋
10. 拿到鸡蛋
11. 放入鸡蛋
12. 拿到鸡蛋
13. 放入鸡蛋
14. 拿到鸡蛋
15. 放入鸡蛋
16. 拿到鸡蛋
17. 放入鸡蛋
18. 拿到鸡蛋
19. 放入鸡蛋
20. 拿到鸡蛋

程序开始，A线程判断盘子是否为空，放入一个鸡蛋，并且唤醒在阻塞队列的一个线程，阻塞队列为空；假设CPU又调度了一个A线程，盘子非空，执行等待，这个A线程进入阻塞队列；然后一个B线程执行，盘子非空，取走鸡蛋，并唤醒阻塞队列的A线程，A线程进入就绪队列，此时就绪队列就一个A线程，马上执行，放入鸡蛋；如果再来A线程重复第一步，在来B线程重复第二步，整个过程就是生产者(A线程)生产鸡蛋，消费者(B线程)消费鸡蛋。

前段时间看了张孝祥老师线程的视频，讲述了一个其学员的面试题，也是线程通信的，在此也分享一下。

题目：子线程循环10次，主线程循环100次，如此循环100次，好像是空中网的笔试题。

大家注意到没有，在调用wait方法时，都是用while判断条件的，而不是if，在wait方法说明中，也推荐使用while，因为在某些特定的情况下，线程有可能被假唤醒，使用while会循环检测更稳妥。wait和notify方法必须工作于synchronized内部，且这两个方法只能由锁对象来调用。