多線程的難點(diǎn)主要就是多線程通信協(xié)作這一塊了，前面筆記二中提到了常見(jiàn)的同步方法，這里主要是進(jìn)行實(shí)例學(xué)習(xí)了，今天總結(jié)了一下3個(gè)實(shí)例：

1、銀行存款與提款多線程實(shí)現(xiàn)，使用Lock鎖和條件Condition。     附加 ： 用監(jiān)視器進(jìn)行線程間通信

2、生產(chǎn)者消費(fèi)者實(shí)現(xiàn)，使用LinkedList自寫緩沖區(qū)。

3、多線程之阻塞隊(duì)列學(xué)習(xí)，用阻塞隊(duì)列快速實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者模型。    附加：用布爾變量關(guān)閉線程

       在三種線程同步方法中，我們這里的實(shí)例用Lock鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)變量同步，因?yàn)樗容^靈活直觀。

       實(shí)現(xiàn)了變量的同步，我們還要讓多個(gè)線程之間進(jìn)行“通話”，就是一個(gè)線程完成了某個(gè)條件之后，告訴其他線程我完成了這個(gè)條件，你們可以行動(dòng)了。下面就是java提供的條件接口Condition定義的同步方法：

       很方便的是，java的Lock鎖里面提供了newConditon()方法可以，該方法返回：一個(gè)綁定了lock鎖的Condition實(shí)例，有點(diǎn)抽象，其實(shí)把它看作一個(gè)可以發(fā)信息的鎖就可以了，看后面的代碼，應(yīng)該就能理解了。

我們模擬ATM機(jī)器存款與提款，創(chuàng)建一個(gè)賬戶類Account()，該類包含同步方法：

     存款方法：deposit()

     提款方法：withdraw()

     以及一個(gè)普通的查詢余額的方法getbalance().

我們創(chuàng)建兩個(gè)任務(wù)線程，分別調(diào)用兩個(gè)同步方法，進(jìn)行模擬操作，看代碼：

import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ThreadCoOperation {PRivate static Account account = new Account();   public static void main(String[] args){//創(chuàng)建線程池ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);executor.execute(new DepositTask());executor.execute(new WithdrawTask());}//存錢public static class DepositTask implements Runnable{@Overridepublic void run() {try {while(true){account.deposit((int)(Math.random()*1000)+1);Thread.sleep(1000);}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public static class WithdrawTask implements Runnable{@Overridepublic void run() {try{while(true){account.withdraw((int)(Math.random()*1000)+1);Thread.sleep(500);}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public static class Account{//一個(gè)鎖是一個(gè)Lock接口的實(shí)例   它定義了加鎖和釋放鎖的方法     ReentrantLock是為創(chuàng)建相互排斥的鎖的Lock的具體實(shí)現(xiàn)private static Lock lock = new ReentrantLock();//創(chuàng)建一個(gè)condition，具有發(fā)通知功能的鎖，前提是要實(shí)現(xiàn)了lock接口private static Condition  newDeposit = lock.newCondition();private int balance = 0;public int getBalance(){return balance;}public void withdraw(int amount){lock.lock();try {while(balance < amount){System.out.println("/t/t錢不夠，等待存錢");newDeposit.await();}balance -= amount;System.out.println("/t/t取出"+amount+"塊錢/t剩余"+getBalance());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally{lock.unlock();}}public void deposit(int amount){lock.lock();try{balance+=amount;System.out.println("存入"+amount+"塊錢");newDeposit.signalAll();   //發(fā)信息喚醒所有的線程}finally{lock.unlock();}}}}

運(yùn)行截圖

分析：

      1、程序中需要注意的：創(chuàng)建一個(gè)condition，具有發(fā)通知功能的鎖，前提是要實(shí)現(xiàn)了lock接口。

      2、while(balance < amount)不能改用if判斷，用if會(huì)使得線程不安全，使用if會(huì)不會(huì)進(jìn)行循環(huán)驗(yàn)證，而while會(huì)，我們經(jīng)常看到while(true)，但是不會(huì)經(jīng)常看到if(true).

      3、調(diào)用了await方法后，要記得使用signalAll()或者signal()將線程喚醒，否則線程永久等待。

       最后再來(lái)分析一下這個(gè)類的結(jié)構(gòu)，有3個(gè)類，兩個(gè)靜態(tài)任務(wù)類實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，是線程類，而另外一個(gè)類則是普通的任務(wù)類，包含了線程類所用到的方法。我們的主類在main方法前面就實(shí)例化一個(gè)Account類，以供線程類調(diào)用該類里面的同步方法。

      這種構(gòu)造方式是多線程常用到的一種構(gòu)造方式吧。不難發(fā)現(xiàn)后面要手寫的生產(chǎn)者消費(fèi)者模型也是這樣子構(gòu)造的。這相當(dāng)于是一個(gè)多線程模板。也是我們學(xué)習(xí)這個(gè)例子最重要的收獲吧。

       還有一點(diǎn)，接口Lock與Condition都是在java5之后出現(xiàn)的，在這之前，線程通信是通過(guò)內(nèi)置的監(jiān)視器（monitor）實(shí)現(xiàn)的。

      監(jiān)視器是一個(gè)相互排斥且具有同步能力的對(duì)象，任意對(duì)象都有可能成為一個(gè)monitor。監(jiān)視器是通過(guò)synchronized關(guān)鍵字來(lái)對(duì)自己加鎖（加鎖解鎖是解決線程同步最基本的思想），使用wait()方法時(shí)線程暫停并 等待條件發(fā)生，發(fā)通知?jiǎng)t是通過(guò)notify()和notifyAll()方法。大體的模板是這樣子的：

不難看出await()、signal()、signally()是wait()、notify()、notifyAll()的進(jìn)化形態(tài)，所以不建議使用監(jiān)視器。

         這個(gè)模型一直很經(jīng)典，學(xué)操作系統(tǒng)的時(shí)候還學(xué)過(guò)，記得linux還用PV操作去實(shí)現(xiàn)它，不過(guò)這東西是跨學(xué)科的。

考慮緩存區(qū)buffer的使用者，生產(chǎn)者和消費(fèi)者，他們都能識(shí)別緩沖區(qū)是否滿的，且兩種各只能發(fā)出一種信號(hào)：

       生產(chǎn)者：它能發(fā)出notEmpty()信號(hào)，即緩沖區(qū)非空信號(hào)，當(dāng)它看到緩沖區(qū)滿的時(shí)候，它就調(diào)用await等待。

       消費(fèi)者：它能發(fā)出notFull()信號(hào)，即緩沖區(qū)未滿的信號(hào)，當(dāng)它看到緩沖區(qū)空的時(shí)候，它也調(diào)用await等待。

看代碼：

import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;//生產(chǎn)者消費(fèi)者public class ConsumerProducer {private static Buffer  buffer= new Buffer();public static void main(String[] args){ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);executor.execute(new ProducerTask());executor.execute(new ConsumerTask());executor.shutdown();}public static class ProducerTask implements Runnable{@Overridepublic void run() {int i=1;try {while(true){System.out.println("生產(chǎn)者寫入數(shù)據(jù)"+i);buffer.write(i++);Thread.sleep((int)(Math.random()*80));} }catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public static class ConsumerTask implements Runnable{public void run() {try {while(true){System.out.println("/t/t消費(fèi)讀出數(shù)據(jù)"+buffer.read());Thread.sleep((int)(Math.random()*100));}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public static class Buffer{private static final int CAPACTIY = 4;  //緩沖區(qū)容量private java.util.LinkedList<Integer> queue = new java.util.LinkedList<Integer>();private static Lock lock = new ReentrantLock();private static Condition  notEmpty = lock.newCondition();private static Condition notFull = lock.newCondition();public void write(int value){lock.lock();try{while(queue.size()==CAPACTIY){System.out.println("緩沖區(qū)爆滿");notFull.await();}queue.offer(value);notEmpty.signalAll();  //通知所有的緩沖區(qū)未空的情況}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}finally{lock.unlock();}}@SuppressWarnings("finally")public int read(){int value = 0;lock.lock();try{while(queue.isEmpty()){System.out.println("/t/t緩沖區(qū)是空的，等待緩沖區(qū)非空的情況");notEmpty.await();}value = queue.remove();notFull.signal();}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}finally{lock.unlock();return value;}}}}

運(yùn)行截圖

程序運(yùn)行正常，不過(guò)稍微延長(zhǎng)一下讀取時(shí)間，就會(huì)出現(xiàn)這樣的情況

        程序里面設(shè)置的容量是4，可是這里卻可以存入最多5個(gè)數(shù)據(jù)，而且更合理的情況應(yīng)該是初始緩沖區(qū)是空的，后面找了下這個(gè)小bug，原來(lái)是調(diào)用offer()函數(shù)應(yīng)該放在檢測(cè)語(yǔ)句之前，如果希望一開(kāi)始就調(diào)用ConsumerTask，在main方法里面調(diào)換兩者的順序即可。

        java的強(qiáng)大之處是它有著豐富的類庫(kù)，我們學(xué)習(xí)java在某種程度上就是學(xué)習(xí)這些類庫(kù)。

        阻塞隊(duì)列是這樣的一種隊(duì)列：當(dāng)試圖向一個(gè)滿隊(duì)列里添加元素  或者 從空隊(duì)列里刪除元素時(shí)，隊(duì)列會(huì)讓線程自動(dòng)阻塞，且當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，隊(duì)列會(huì)繼續(xù)存儲(chǔ)元素，供喚醒后的線程使用。這應(yīng)該說(shuō)是專門為消費(fèi)者生產(chǎn)者模型而設(shè)計(jì)的一種隊(duì)列吧，它實(shí)現(xiàn)了Queue接口，主要方法是put()和take()方法。

java支持三個(gè)具體的阻塞隊(duì)列ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue。都在java.util.concurrent包中。

簡(jiǎn)單描述上面三個(gè)阻塞隊(duì)列：

          ArrayBlockingQueue： 該阻塞用數(shù)組實(shí)現(xiàn)，按照FIFO，即先進(jìn)先出的原則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，和數(shù)組的使用有點(diǎn)相似，它事先需要指定一個(gè)容量，不過(guò)即便隊(duì)列超出這個(gè)容量，也是不會(huì)報(bào)錯(cuò)滴。

          LinkeddBlockingQueue：用鏈表實(shí)現(xiàn)，默認(rèn)隊(duì)列大小是Integer.MAX_VALUE，也是按照先進(jìn)先出的方法對(duì)數(shù)據(jù)排序，性能可能比ArrayBlockingQueue，有待研究。

          PriorityBlockingQueue:用優(yōu)先隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的阻塞隊(duì)列，會(huì)對(duì)元素按照大小進(jìn)行排序，也可以創(chuàng)建不受限制的隊(duì)列，put方法永不阻塞。

ok,看代碼：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class ConsumerProducerUsingBlockQueue {private static ArrayBlockingQueue<Integer>  buffer = new ArrayBlockingQueue<Integer>(2);public static void main(String[] args){ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);executor.execute(new Consumer());executor.execute(new Producer());try {Thread.sleep(100);executor.shutdownNow();     //暴力關(guān)閉，會(huì)報(bào)錯(cuò)，不推薦} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}public static class Consumer implements Runnable{@Overridepublic void run() {try{int i=1;while(true){System.out.println("生成者寫入："+i);buffer.put(i++);Thread.sleep((int)(Math.random())*1000);}}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}}public static class Producer implements Runnable{@Overridepublic void run() {try{while(true){System.out.println("/t/t消費(fèi)者取出"+buffer.take());Thread.sleep((int)(Math.random())*10000);}}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}}}

運(yùn)行截圖：

        沒(méi)啥大的問(wèn)題，就是在關(guān)閉線程的時(shí)候太過(guò)暴力了，會(huì)報(bào)錯(cuò)，線程里面的每一個(gè)函數(shù)都似乎值得研究，之前想通過(guò)Interrupt暫停，不過(guò)失敗了，就直接使用線程池執(zhí)行器的shoutdownNow方法來(lái)的。后面自己又用了另外一種關(guān)閉線程的方法，見(jiàn)下面代碼

import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;public class A_Control_stop {private static LinkedBlockingQueue<String>  buffer = new LinkedBlockingQueue<String>();public static void main(String[] args){ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);executor.execute(new Consumer());executor.execute(new Producer());executor.shutdown();while(!executor.isTerminated()){}System.out.println("所有的的線程都正常結(jié)束");}public static class Consumer implements Runnable{private volatile boolean exit = false;@Overridepublic void run() {try{int i=0;String[] str ={"as","d","sd","ew","sdfg","esfr"};while(!exit){System.out.println("生成者寫入："+str[i]);buffer.put(str[i++]);Thread.sleep((int)(Math.random())*10);if(5==i){exit=true;}}}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}}public static class Producer implements Runnable{private volatile boolean exit = false;@Overridepublic void run() {try{int i=0;while(!exit){System.out.println("/t/t消費(fèi)者取出"+buffer.take());i++;Thread.sleep((int)(Math.random())*10);if(5==i){exit=true;}}}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}}}

截圖

         關(guān)于阻塞隊(duì)列，覺(jué)得這篇文章講的不錯(cuò)，推薦大家看看  聊聊并發(fā)----Java中的阻塞隊(duì)列

        用了幾天，多線程算是學(xué)了點(diǎn)皮毛，附注一下：這幾天文章主要是參考了《java程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)進(jìn)階篇第8版》，老外寫的書講的真心不錯(cuò)，只不過(guò)現(xiàn)在java都已經(jīng)更新到j(luò)ava8了。在其他一些網(wǎng)站上看到自己的文章，沒(méi)有說(shuō)明轉(zhuǎn)載什么的，估計(jì)是直接“被采集”過(guò)去了。

        本文出自于博客園蘭幽，轉(zhuǎn)載請(qǐng)說(shuō)明出處。