wait/notify实现生产者-消费者模型，join方法

Posted 2022-08-10 eenio

生产者，消费者模型

举个例子来说明，厨师，服务员，厨师做菜，服务员上菜，如果厨师没有做好菜，那么服务员就无法上菜，厨师做好了菜，然后通知服务员消费(上菜)。在这个过程之中，厨师扮演的就是生产者，服务员扮演消费者。

一句话说：生产者没有生产出来东西，消费者就必须等待着，生产者生产出来了，就通知消费者进行消费。

很明显，消费者等待就对应我们的wait方法，生产者通知消费者对应notify方法，所以，生产者，消费者模型可以用notify，wait来实现。

那么与之对应的，生产者不可能只有一个，消费者也不可能只有一个，所以，他们之间就有了一对一，一对多，多对一，多对多关系。

一对一模型：

如下就是一个简单的一个生产者，一个消费者的模型：

MyList.java,用于存储数据

 

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Produce.java:生产者

package 第三章_wait_join;

//生产者
public class Produce 
    private String lock;
    public Produce(String lock)
        this.lock=lock;
    
    public void setValue()
        try
            synchronized (lock)
                if(MyList.getSize()!=0)   //无需生产
                    lock.wait();
                
                //生产
                String temp = "设置了值"+System.currentTimeMillis();
                System.out.println(temp);
                MyList.list.add(temp);
                lock.notify();  //通知消费者
            

        catch (InterruptedException e)
            e.printStackTrace();
        
    

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Reduce.java,消费者

package 第三章_wait_join;

//消费者
public class Reduce 
    private String lock;
    public Reduce(String lock)
        this.lock=lock;
    
    public void getValue()
        try
            synchronized (lock)
                if(MyList.getSize()==0)   //等待生产
                    lock.wait();
                
                //消费
                System.out.println("获取到的值是："+MyList.list.remove(0));
                lock.notify();  //通知消费者
            

        catch (InterruptedException e)
            e.printStackTrace();
        
    

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ThreadP生产线程：

package 第三章_wait_join;

public class ThreadP extends Thread
    private Produce produce;
    private Produce p;
    public ThreadP(Produce p)
        this.produce=p;
    
    public void run()
        while(true)
            produce.setValue();
        
    

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ThreadR 消费线程：

package 第三章_wait_join;

//消费者
public class Reduce 
    private String lock;
    public Reduce(String lock)
        this.lock=lock;
    
    public void getValue()
        try
            synchronized (lock)
                if(MyList.getSize()==0)   //等待生产
                    lock.wait();
                
                //消费
                System.out.println("消费者"+Thread.currentThread().getName()+"获取到的值是："+MyList.list.remove(0));
                MyList.list.remove(0);
                lock.notify();  //通知消费者
            

        catch (InterruptedException e)
            e.printStackTrace();
        
    

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test.java.

package 第三章_wait_join;

import java.sql.ResultSet;

public class test 
    public static void main(String[] args)
        try 
            String lock = "lock";
            Produce p = new Produce(lock);
            Reduce r = new Reduce(lock);
            ThreadP threadP = new ThreadP(p);
            ThreadR threadR = new ThreadR(r);
            threadP.start();
            threadR.start();
            ThreadR.sleep(10);
        catch (InterruptedException e)
            e.printStackTrace();
        
    

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运行结果：

可以看到，符合预期，生产一个，消费一个，轮换进行。

多生产，多消费情况：

问题：这种模式如果按照我们上面的写法，会出现一个问题，就是可能现在既有生产者，也有消费者在等待，这时候如果某一方发出了通知，比如生产者生产好了，发出通知，按道理是应该唤醒一个消费者的，但是也有可能唤醒其他生产者，而不是消费者，那这样很明显是不合理的，如果这样的次数多了，就会导致所有生产者和消费者都处于wait状态，那么这个时候程序就会出现假死状态。比如下将test.java更改为下面的代码，运行之后会发现程序运行一会就处于”假死”状态了。

package 第三章_wait_join;

import java.sql.ResultSet;

public class test 
    public static void main(String[] args)
        try 
            String lock = "lock";
            Produce p = new Produce(lock);
            Reduce r = new Reduce(lock);
            ThreadP[] threadP = new ThreadP[2];
            ThreadR[] threadR = new ThreadR[2];
            for(int i=0;i<2;i++)
                threadP[i] = new ThreadP(p);
                threadP[i].setName("生产者:"+i);
                threadR[i] = new ThreadR(r);
                threadR[i].setName("消费者:"+i);
                threadP[i].start();
                threadR[i].start();
            
            ThreadR.sleep(10);
        catch (InterruptedException e)
            e.printStackTrace();
        
    

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解决办法：

使用notifyAll()  替换 notify每次将所有线程都唤醒，包括自己的异类，这样就能保证生产的都被消费，消费者都有所消费，不会出现上述状况。

一个生产者，多消费：

问题：这种情况下，会出现两个问题。

1.条件改变时，其他消费者没有及时得到响应，以为可以消费，继续执行下去，这个时候如果是一个数组之类的，就会出现越界的异常，，，，这个没太看懂。

2.和多生产多消费一样，消费者唤醒时候可能唤醒同类，同类没有可以消费的，继续等待，下一个同类也没有可以消费的，继续等待，最后导致全部同类等待，生产者也等待，没有能够notify的，自然假死，

解决：

1.将判断条件是否成立的语句改为while循环进行判断

2.notifyAll()唤醒所有线程

多生产，一个消费：

这种一般没有什么问题，不会假死，因为就算生产者唤醒了生产者，然后发现还没有被消费，又等待，以此类推，所有生产者都等待了，但是最后总会唤醒消费者，消费者总能消费，消费之后总能唤醒一个生产者进行生产。

 

Join：

这个方法是调用该方法的线程执行完毕之后，当前线程再执行接下来的语句，有下面几个特点：

1.会释放锁，换到另一个线程执行，相比之下sleep并不会释放锁。原因是join内部是使用wait实现的，wait会释放锁

2.和wait一样，已经处于阻塞状态了，就不能再用其他方法让该线程处于阻塞状态

3.join(long)   long时间之后，如果目标线程还没有执行完，则取消阻塞状态，进入就绪状态

4.同时使用sleep和join(long)可能会出现join后面的代码提前之前，原因是可能join(long)在竞争锁的过程之中，没有竞争过其他线程，其他线程之中使用了slee(long2)long2 > long，这就意味着join已经过了有效时间，所以不再阻塞，而是和调用join的线程竞争，竞争自然可能有很多结果了

 

。。不放代码了，麻烦