应用场景:生产者和消费者问题
- 假设仓库中只能存放一件产品,生产者生产出来的产品放入仓库。消费者从仓库中取走消费。
- 如果仓库中没有产品,则生产者将产品放入仓库,否则停止生产并等待,直到仓库中的产品被消费者取走为止。
- 如果仓库中放有产品,则消费者可以将产品取走消费,否则停止消费并等待,直到仓库中再次放入产品为止。
这里的仓库我们可以理解为一个缓冲区,如下图所示:
这种问题可以归为线程同步问题,生产者和消费者共享同一个资源,并且生产者和消费者之间相互依赖,互为条件。
- 对于生产者,没有生产产品之前,要通知消费者等待。而生产产品之后,又需要马上通知消费者去消费。
- 对于消费者,在消费之后,要通知生产者已经结束消费,需要生产新的产品来消费。
在生产者和消费者问题中,仅有synchronized是不够的,因为
- synchronized可阻止并发更新同一个共享资源,实现同步。
- synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(线程通信)。
Java提供了以下几个方法来实现线程之间的通信问题,如下图所示:
注意:这些方法均是Object类的方法,都只能在同步方法或者同步代码块中使用,否则会抛出异常IlleagalMonitorStateException。
解决方案1:并发协作模型“生产者 / 消费者模式”的管程法
- 生产者:负责生产数据的模块(可能是方法、对象、线程、进程);
- 消费者:负责处理数据的模块(可能是方法、对象、线程、进程);
- 缓冲区:消费者不能直接使用生产者的数据,他们之间有个“仓库”。
生产者将生产好的数据放入缓冲区,消费者从缓冲区拿走数据。
解决方案1:并发协作模型“生产者 / 消费者模式”的信号灯法