JAVA多线程(三)

线程同步
1、什么是线程同步
　　概念上的东西在这里就不过多介绍了，线程同步，也叫做线程间通信，就是多个线程共同协作完成一件事情。

　　为了完成一件事情，可能需要分很多的部分或步骤，每个部分由一个或一类线程来负责，而各个部分的处理又有先后顺序，这就对相互协作的线程有了一定的约束，也就是进程同步。

2、Java中如何实现线程同步
　　在Java中，线程的同步涉及到synchronized和三个方法wait()、notify()和notifyAll()。

　　synchronized在上篇中已经讲过了，这里就不再重复了。

　　wait()方法与Thread类的sleep()和yield()方法类似，都是让当线程睡眠，或者说是暂停执行；与之不同的是wait()方法会释放掉当前对象的锁，也因为此wait()方法必须在synchronized块里才能被调用。

　　notify()和notifyAll()方法用于唤醒之前调用wait()方法睡眠的线程，与wait()方法一样，notify()和notifyAll()也必须在synchronized块里才能被调用。

　　注意wait()、notify()和notifyAll()三个方法都是Object类的，而不是Thread类的。因为这三个方法都涉及的锁的操作，而锁的操作适用于所有的对象。

3、线程同步事例
　　下面的这例子，假设有一个篮子，最多可以装5个苹果，producer线程不断地往里面放苹果，consumer线程不断的吃苹果。

public class Basket{    private int numOfPlace = 5;    private int numOfApple = 0;    public synchronized void addApple() throws InterruptedException    {        while (numOfPlace <= 0)            wait();        Thread.sleep(100);        numOfPlace--;        numOfApple++;        System.out.println("Producing... [" + (numOfApple) + "] apple left.");        notify();    }    public synchronized void eatApple() throws InterruptedException    {        while (numOfApple <= 0)            wait();        numOfPlace++;        numOfApple--;        Thread.sleep(100);        System.out.println("Eating... [" + (numOfApple) + "] apple left.");        notify();    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException    {        Basket box = new Basket();        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();        exec.execute(new Producer(box));        exec.execute(new Consumer(box));        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);        exec.shutdownNow();    }}class Producer implements Runnable{    private Basket box;    public Producer(Basket box)    {        this.box = box;    }    @Override    public void run()    {        while (true)        {            try            {                box.addApple();                Thread.yield();            }            catch (InterruptedException e)            {                e.printStackTrace();                return;            }        }    }}class Consumer implements Runnable{    private Basket box;    public Consumer(Basket box)    {        this.box = box;    }    @Override    public void run()    {        while (true)        {            try            {                box.eatApple();                Thread.yield();            }            catch (InterruptedException e)            {                e.printStackTrace();                return;            }        }    }}

　　Basket.addApple()方法中，首先检查篮子还有没有空间可以装入新苹果，如果没有，那么producer线程就调用Basket对象的wait()方法，等侍并释放Basket对象的锁；接着consumer线程就有机会取得Basket对象的锁并进入eatApple()方法，当consumer方法成功吃掉一个苹果后，篮子就有空间装入新的苹果了，这时eatApple()方法中调用Basket对象的notifyAll()方法通知producer线程；这时prodocer线程又会重新获得Basket对象的锁，并再次检查是否有空间装入新的苹果，成功装入一个苹果后，也会调用Basket对象的notifyAll()方法通知consumber线程。

　　上面这个例子中producer和consumer线程就是通过wait()和notify()方法来通信，实现共同协作的。

4、使用Lock和Condition实现线程同步
　　Java1.5提供了Lock和Condition接口，也可以实现线程同步，下面使用了Lock和Condition的方式重写了上面的例子：

public class Basket{    Lock lock = new ReentrantLock();    Condition condition = lock.newCondition();        private int numOfPlace = 5;    private int numOfApple = 0;    public void addApple() throws InterruptedException    {        try        {            lock.lock();                        while (numOfPlace <= 0)                condition.await();            Thread.sleep(100);            numOfPlace--;            numOfApple++;            System.out.println("Producing... [" + (numOfApple) + "] apple left.");            condition.signalAll();        }        finally        {            lock.unlock();        }    }    public void eatApple() throws InterruptedException    {        try        {            lock.lock();                        while (numOfApple <= 0)                condition.await();            numOfPlace++;            numOfApple--;            Thread.sleep(100);            System.out.println("Eating... [" + (numOfApple) + "] apple left.");            condition.signalAll();        }        finally        {            lock.unlock();        }            }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException    {        Basket box = new Basket();        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();        exec.execute(new Producer(box));        exec.execute(new Consumer(box));        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);        exec.shutdownNow();    }}class Producer implements Runnable{    private Basket box;    public Producer(Basket box)    {        this.box = box;    }    @Override    public void run()    {        while (true)        {            try            {                box.addApple();                Thread.yield();            }            catch (InterruptedException e)            {                e.printStackTrace();                return;            }        }    }}class Consumer implements Runnable{    private Basket box;    public Consumer(Basket box)    {        this.box = box;    }    @Override    public void run()    {        while (true)        {            try            {                box.eatApple();                Thread.yield();            }            catch (InterruptedException e)            {                e.printStackTrace();                return;            }        }    }}

　　新的方法提供了更好的灵活性，但也增加了出错的可能性，如果没有特殊的需求，还是采用原来的方式来得实在。