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){        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。

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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：

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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：