JUC02-多场景下的线程同步操作

news/2024/5/20 5:47:38 标签: JUC, 线程同步

场景一:两个线程进行数据传递,一个线程等待另一个线程的结果

在实际业务场景中,我们大概率会使用Future的方式来得到该结果,但Future必须是当t2线程执行完返回结果后才能在t1线程获取到。但我们可能会碰到t2线程业务很重,而t1线程只需要等待t2完成某一个操作时就能得到该结果继续往下执行,我们该怎么办呢?

保护-暂停模式

核心思想:两个线程共享一个堆内对象,若该对象不满足条件则一直等待,若该对象满足条件则往下执行,t2执行让该对象满足条件。

这个对象需要我们来设计,让他能完成使得两个线程之间的数据传递

@Slf4j(topic = "c.TestGuardedObject")
public class TestGuardedObject {
    public static void main(String[] args) {
        GuardedObject guardedObject = new GuardedObject();
        new Thread(() -> {
            try {
                List<String> response = download();
                log.debug("download complete...");
                guardedObject.complete(response);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();

        log.debug("waiting...");
        Object response = guardedObject.get();
        log.debug("get response: [{}] lines", ((List<String>) response).size());

    }


}

class GuardedObject {

    private Object response;
    private final Object lock = new Object();

    public Object get() {
        synchronized (lock) {
            // 条件不满足则等待
            while (response == null) {
                try {
                    lock.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return response;
        }
    }

    public void complete(Object response) {
        synchronized (lock) {
            // 条件满足,通知等待线程
            this.response = response;
            lock.notifyAll();
        }
    }
}

注意:当执行wait操作时将其包裹在while里面而不是if,是为了避免其被虚假唤醒而导致错误的向下执行

场景二:生产者、消费者问题

某类线程专门生产消息,某类线程专门消费消息,但消息与消费者之间并不是一一对应的关系,任意一个消费者都能消费任意一个消息

核心思路:我们设计一个消息队列,生产消息的方法当队满时则阻塞,消费消息的方法当队空时则阻塞

@Slf4j(topic = "c.MessageQueue")
class MessageQueue {
    private LinkedList<Message> queue;
    private int capacity;

    public MessageQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        queue = new LinkedList<>();
    }

    public Message take() {
        synchronized (queue) {
            while (queue.isEmpty()) {
                log.debug("没货了, wait");
                try {
                    queue.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            Message message = queue.removeFirst();
            queue.notifyAll();
            return message;
        }
    }

    public void put(Message message) {
        synchronized (queue) {
            while (queue.size() == capacity) {
                log.debug("库存已达上限, wait");
                try {
                    queue.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            queue.addLast(message);
            queue.notifyAll();
        }
    }
}

场景三:多线程下控制输出顺序

业务场景:三个线程分别输出a,b,c。输入五次,要求交替输出,最后的结果是:abcabcabcabcabc。
核心思想:设置一个公共整型变量status,每个线程对应status一个值,当status=它们对应的值的时候它们才能输出,我们将其封装为一个对象

使用wait\notify

class SyncWaitNotify {
    private int flag;
    private int loopNumber;

    public SyncWaitNotify(int flag, int loopNumber) {
        this.flag = flag;
        this.loopNumber = loopNumber;
    }

    public void print(int waitFlag, int nextFlag, String str) {
        for (int i = 0; i < loopNumber; i++) {
            synchronized (this) {
                while (this.flag != waitFlag) {
                    try {
                        this.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.print(str);
                flag = nextFlag;
                this.notifyAll();
            }
        }
    }
}

ReentrantLock

@Slf4j(topic = "c.Test28")
public class Test28 {
    public static void main(String[] args) {
        AwaitSignal2 as = new AwaitSignal2(3);
        as.start(new Thread(() -> {
            as.print("a");
        }), new Thread(() -> {
            as.print("b");
        }), new Thread(() -> {
            as.print("c");
        }), new Thread(() -> {
            as.print("d");
        }));


    }
}

@Slf4j(topic = "c.AwaitSignal")
class AwaitSignal2 extends ReentrantLock {
    private Map<Thread, Condition[]> map = new HashMap<>();

    public void start(Thread... threads) {
        Condition[] temp = new Condition[threads.length];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            temp[i] = this.newCondition();
        }
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            Condition current = temp[i];
            Condition next;
            if (i == threads.length - 1) {
                next = temp[0];
            } else {
                next = temp[i + 1];
            }
            map.put(threads[i], new Condition[]{current, next});
        }
        for (Thread thread : map.keySet()) {
            thread.start();
        }
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.lock();
        try {
            map.get(threads[0])[0].signal();
        } finally {
            this.unlock();
        }
    }

    public void print(String str) {
        for (int i = 0; i < loopNumber; i++) {
            this.lock();
            try {
                Condition[] conditions = map.get(Thread.currentThread());
                conditions[0].await();
                log.debug(str);
                conditions[1].signal();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                this.unlock();
            }
        }
    }

    // 循环次数
    private int loopNumber;

    public AwaitSignal2(int loopNumber) {
        this.loopNumber = loopNumber;
    }
}

http://www.niftyadmin.cn/n/3481.html

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