Thinking In Java 學習筆記(二)

            接本系列上篇。

 

3)原子操作

原子操作不需要進行同步控制。

何謂原子操作?原子操作就是對除了long以及double數據類型外的基本類型,進行簡單的變量賦值或是返回值操作。

自增自減操作也不是原子操作。

4)臨界區

爲防止多個線程同時訪問方法內部的部分代碼,也可以用synchronized建立。

Synchronized(syncObject){

//...

}

這種叫同步控制塊。在進入這個塊前,必須先獲得鎖。若此時鎖已經被其他線程獲得,則需要等待。

5)線程間協作

Waitnotifynotifyall均屬於object對象的方法,都是隻能用在同步塊才能使用的函數,並且是要在調用這些函數前獲得這些鎖,通常是如下形式。

Synchronized(syncObject){

syncObject.notify();

}

Sleep則屬於thread對象的方法,可以在非同步塊使用。

小貼士

一個關於Java Thread wait(),notify()的實用例——生產者消費者實例

/////
// ProducerConsumer.java
//
// @author 葉雨
//
// 這是個很重要的Thread例子。需要注意的是:
// wait() 必須在synchronized 函數或者代碼塊裏面
// wait()會讓已經獲得synchronized 函數或者代碼塊控制權的Thread暫時休息,並且喪失控制權
// 這個時候,由於該線程喪失控制權並且進入等待,其他線程就能取得控制權,並且在適當情況下調用notifyAll()來喚醒wait()的線程。
// 需要注意的是,被喚醒的線程由於已經喪失了控制權,所以需要等待喚醒它的線程結束操作,從而才能重新獲得控制權。
//
// 所以wait()的確是馬上讓當前線程喪失控制權,其他的線程可以乘虛而入。
//
// 所以wait()的使用,必須存在2個以上線程,而且必須在不同的條件下喚醒wait()中的線程。
//
//
// 以下的例子:
// ProductStack 是一個生產者跟消費者共享的同步機制,這個機制決定了什麼情況生產者要wait(),什麼情況消費者要wait()
// 可以把ProductStack看作一個產品倉庫。當產品倉庫滿的時候,生產者線程需要wait(),從而放棄對產品倉庫的控制。
// 這個時候消費者線程就可以進來了而取得倉庫的控制權。一旦消費者消費了產品,那麼倉庫就不滿了。
// 這個時候消費者線程就要notifyAll()生產者線程,讓等待的生產者線程喚醒。
// 但是生產者被喚醒後不能馬上進行生產,因爲它在wait()的時候已經喪失了對倉庫的控制權,所以就需要等待消費者線程結束操作,
// 才能重新取得倉庫的控制權,再進行生產。
//
// 所以特別注意的是,notifyAll()並不是讓當前線程馬上讓出控制權,而只是讓其他wait()當中的線程喚醒而已,
// 所以對不起,儘管我喚醒你,可你必須還是要等我用完倉庫才能進來。這點必須清楚。
//
// 相反,倉庫如果空的時候,消費者線程就會wait(),然後等待生產者線程來生產產品,生產者進程乘虛而入後,讓生產者線程生產產品
// 並且喚醒消費者線程。這個情況跟上面就類似了。
//
///


package cn.com.dang;

 

public class ProducerConsumer {

      public static void main(String[] args) {

           ProductStack ps = new ProductStack();

           Producer p = new Producer(ps, "生產者1");

           Consumer c = new Consumer(ps, "消費者1");

           new Thread(p).start();

           new Thread(c).start();

      }

}

 

class Product {

      int id;

 

      private String producedBy = "N/A";

 

      private String consumedBy = "N/A";

 

      // 構造函數,指明產品ID以及生產者名字。

      Product(int id, String producedBy) {

           this.id = id;

           this.producedBy = producedBy;

      }

 

      // 消費,需要指明消費者名字

      public void consume(String consumedBy) {

           this.consumedBy = consumedBy;

      }

 

      public String toString() {

           return "Product : " + id + ", produced by " + producedBy

                      + ", consumed by " + consumedBy;

      }

 

      public String getProducedBy() {

           return producedBy;

      }

 

      public void setProducedBy(String producedBy) {

           this.producedBy = producedBy;

      }

 

      public String getConsumedBy() {

           return consumedBy;

      }

 

      public void setConsumedBy(String consumedBy) {

           this.consumedBy = consumedBy;

      }

 

}

 

// 這個class就是倉庫,是生產者跟消費者共同爭奪控制權的同步資源

class ProductStack {

      int index = 0;

 

      Product[] arrProduct = new Product[6];

 

      // push使用來讓生產者放置產品的

      public synchronized void push(Product product) {

           // 如果倉庫滿了

           while (index == arrProduct.length) // 這裏本來可以用if(),但是如果catch

                                            // exception會出問題,讓滿的index越界

           {

                 try {

                      // here, "this" means the thread that is using "push"

                      // so in this case it's a producer thread instance.

                      // the BIG difference between sleep() and wait() is, once

                      // wait(),

                      // the thread won't have the lock anymore

                      // so when a producer wait() here, it will lost the lock of

                      // "push()"

                      // While sleep() is still keeping this lock

                      // Important: wait() and notify() should be in "synchronized"

                      // block

 

                      System.out.println(product.getProducedBy() + " is waiting.");

                      // 等待,並且從這裏退出push()

                      wait();

                 } catch (InterruptedException e) {

                      e.printStackTrace();

                 }

           }

           System.out.println(product.getProducedBy() + " sent a notifyAll().");

 

           // 因爲我們不確定有沒有線程在wait(),所以我們既然生產了產品,就喚醒有可能等待的消費者,讓他們醒來,準備消費

           notifyAll();

           // 注意,notifyAll()以後,並沒有退出,而是繼續執行直到完成。

           arrProduct[index] = product;

           index++;

           System.out.println(product.getProducedBy() + " 生產了: " + product);

      }

 

      // pop用來讓消費者取出產品的

      public synchronized Product pop(String consumerName) {

           // 如果倉庫空了

           while (index == 0) {

                 try {

                      // here will be the consumer thread instance will be waiting ,

                      // because empty

                      System.out.println(consumerName + " is waiting.");

                      // 等待,並且從這裏退出pop()

                      wait();

                 } catch (InterruptedException e) {

                      e.printStackTrace();

                 }

           }

 

           System.out.println(consumerName + " sent a notifyAll().");

           // 因爲我們不確定有沒有線程在wait(),所以我們既然消費了產品,就喚醒有可能等待的生產者,讓他們醒來,準備生產

           notifyAll();

           // 注意,notifyAll()以後,並沒有退出,而是繼續執行直到完成。

           // 取出產品

           index--;

           Product product = arrProduct[index];

           product.consume(consumerName);

           System.out.println(product.getConsumedBy() + " 消費了: " + product);

           return product;

      }

}

 

class Producer implements Runnable {

      String name;

 

      ProductStack ps = null;

 

      Producer(ProductStack ps, String name) {

           this.ps = ps;

           this.name = name;

      }

 

      public void run() {

           for (int i = 0; i < 20; i++) {

                 Product product = new Product(i, name);

                 ps.push(product);

                 try {

                      Thread.sleep((int) (Math.random() * 200));

                 } catch (InterruptedException e) {

                      e.printStackTrace();

                 }

           }

      }

}

 

class Consumer implements Runnable {

      String name;

 

      ProductStack ps = null;

 

      Consumer(ProductStack ps, String name) {

           this.ps = ps;

           this.name = name;

      }

 

      public void run() {

           for (int i = 0; i < 20; i++) {

                 Product product = ps.pop(name);

                 try {

                      Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));

                 } catch (InterruptedException e) {

                      e.printStackTrace();

                 }

           }

      }

}

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