Java实现--线程间通信问题案例

案例：给学生设置和获取姓名和年龄。

案例分析：我们把学生对象作为一个资源进行操作，利用设置线程给学生对象设置姓名和年龄，利用获取线程获取姓名和年龄。

图解：



可以看出这是一个单生产单消费问题。

代码实现：

Student – 被设置的资源对应的类

package com.edu_01;

public class Student {
String name;
int age;

}

SetThread – 设置线程

package com.edu_01;

public class SetThread extends Thread{

private Student s;
private int x=0;
public SetThread(Student s){
this.s=s;

}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
if (x%2==0) {
s.name="张三";
s.age=22;
} else {
s.name="李四";
s.age=23;
}
x++;
}
}
}
}

GetThread – 获取线程

package com.edu_01;

public class GetThread extends Thread{
private Student s;
public GetThread(Student s){

4000
this.s=s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
System.out.println(s.name+":"+s.age);
}
}
}
}

StudnetDemo – 测试类

package com.edu_01;

public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建学生对象
Student s = new Student();

//创建设置线程和获取线程并开启
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);

st.start();
gt.start();
}

}

运行结果：



这个案例实现过程中遇到的问题：

（1）打印null–0：

原因：设置和获取不是同一个对象，在设置线程和获取线程中new了两次，所以创建了两个学生对象。

解决：当在不同的类中，需要使用同一个数据的时候，可以考虑将数据利用构造方法进行传参。

（2）出现数据错乱，线程安全问题：

原因：是多线程情况；存在共享数据；存在多条语句对共享数据进行操作。所以存在线程安全问题。

解决：同步代码块，加锁。设置线程和获取线程，加的锁必须是同一个。

（3）打印的结果不够和谐：

原因：上面那个代码开启测试类后，会开启两个线程，一个是设置线程，一个是获取线程，然而我们并没有决定让谁抢到CPU的执行权。

对于第三个问题，我们可以使用等待唤醒机制来改进，实现礼让效果。

等待唤醒机制用到的几个方法：

wait()//让该线程处于等待状态
notify()//唤醒等待的线程，如果没有线程在等待，则不起作用
notifyAll()//唤醒所有等待的线程

注意：这几个方法都只能通过锁对象调用，只有在同步的时候，这几个方法才有效果。

改进后的代码：

Student – 被设置的资源对应的类

package com.edu_02;

public class Student {
String name;
int age;
boolean flag;//用来判断对象中是否有数据

}

SetThread – 设置线程

package com.edu_02;

public class SetThread implements Runnable{
private Student s;
private int x=0;

public SetThread(Student s){
this.s=s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
//判断此时对象中有没有数据
if (s.flag) {
try {
s.wait();//设置线程等待，同时释放锁s
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if (x%2==0) {
s.name="张三";
s.age=22;
} else {
s.name="李四";
s.age=33;
}
x++;

s.flag=true;//此时对象中有数据了
s.notify();//唤醒正在等待的线程，如果没有线程等待则没有任何效果
}
}

}

}

GetThread – 获取线程

package com.edu_02;

public class GetThread implements Runnable{
private Student s;

public GetThread(Student s){
this.s=s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
//判断对象中是否有数据
if (!s.flag) {
try {
s.wait();//获取线程等待，释放锁s
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(s.name+":"+s.age);
s.flag=false;//当获取线程从对象中获取数据后，我们默认对象中没有数据了，此时我们应该让设置线程继续给学生对象设置学生信息
s.notify();
}
}

}

}

StudnetDemo – 测试类

package com.edu_02;

public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建学生对象
Student s = new Student();

//创建设置线程和获取线程
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);

Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(gt);

//开启线程
t1.start();
t2.start();
}

}

运行结果：



对上面代码继续优化：

（1）私有化Student类的成员变量

（2）在类的内部提供设置和获取的同步方法

代码实现：

Student – 被设置的资源对应的类

package com.edu_03;

public class Student {
//私有化成员变量
private String name;
private int age;
private boolean flag;//用来标记学生对象中是否有信息

//提供公共方法设置信息
public synchronized void setInfo(String name,int age){
if (this.flag) {
try {
this.wait();//等待
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

//如果学生对象中没有信息，则设置信息
this.name=name;
this.age=age;

//更改标记，唤醒线程
this.flag=true;
this.notify();
}

//提供公共方法获取信息
public synchronized void getInfo(){
if (!this.flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

//如果学生对象中有信息，则获取信息
System.out.println(this.name+":"+this.age);

//更改标记，唤醒线程
this.flag=false;
this.notify();
}

}

SetThread – 设置线程

package com.edu_03;

public class SetThread implements Runnable{
private Student s;
private int x=0;

public SetThread(Student s){
this.s=s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
if (x%2==0) {
s.setInfo("张三",22);
} else {
s.setInfo("李四",33);
}
x++;
}

}

}

GetThread – 获取线程

package com.edu_01;

public class GetThread implements Runnable{
private Student s;

public GetThread(Student s){
this.s=s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
s.getInfo();
}

}

}

StudnetDemo – 测试类

package com.edu_03;

public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//设置学生对象
Student s = new Student();

//创建设置线程和获取线程
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(gt);

//开启线程
t1.start();
t2.start();

}

}

运行结果：



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