【Java并发编程】synchronized（一）：同步 --生产者消费者问题

在文章的开头先明确几个概念：

• 并发：多个线程同时操作同一个对象，并要修改其实例变量
  • final 修饰的实例变量线程安全，因为不可变只能初始化一次
• 锁：OS 的调度无法满足同步的需求，需要程序通过调度算法协助调度
  • synchronized：JVM 级别锁
  • Lock：api 级别
• synchronized：对象的锁，锁的代码
  • 通过只允许一个线程执行 sync 内代码，保证了可见性，有序性，原子性
• 并发要求线程交替执行（时间片），而拿了锁会一直将任务执行完再释放（即使n时间片）
  • Java 的线程通信实际是共享内存
• synchronized 是悲观锁，独占锁，非公平锁，可重入锁
  • 悲观锁 <==> 乐观锁（CAS：注意ABA问题)：是否一定要锁
  • 独占锁 <==> 共享锁（读锁、写锁）：是否可以有多个线程同时拿锁
  • 非公平锁 <==> 公平锁：是否按阻塞顺序拿锁
  • 可重入锁 <==> 不可重入锁：拿锁线程是否可以多次拿锁

生产者-消费者 demo

要求：

1. 容器在一个时刻只能做一件事，要么是在被放入产品，要么是在被取出产品
2. 2 个 Producer，在容器未满时一直生产，如果满了就等待
3. 10个 Consumer，在容器非空时一直消费，如果为空就等待

public class MyContainer01<T> {

    // 容器
    LinkedList<T> list = new LinkedList<>();
    // 容器最大容量
    int MAX_SIZE = 10;

    // 保证一个时刻只有一个生产者能生产
    synchronized void put(T t) throws Exception{
        // while 保证另一个生产者被唤醒后进行二次判断
        while (this.list.size() == MAX_SIZE){
            // 释放锁，休眠
            this.wait();
        }
        // 生产一个
        this.list.add(t);
        // 模拟生产过程
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1); 

        // 唤醒所有 wait 的线程（包括另一个生产者，和所有消费者）
        // 注：这里不用 notify 是因为，只唤醒一个的话，可能唤醒的是另一个生产者
        this.notifyAll();
    }

    // 保证一个时刻只有一个消费者能消费
    synchronized T get() throws Exception{
        // while 保证唤醒后二次校验
        while (this.list.size() == 0){
            // 释放锁，休眠
            this.wait();
        }

        // 消费
        T t = list.removeFirst();
        // 模拟消费过程
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1); 
        
        // 唤醒所有生产者，消费者
        // 注：这里不用 notify 是因为，只唤醒一个的话，可能是另一个消费者
        this.notifyAll();
        
        return t;
    }

	// main
    public static void main(String[] args) {
    	// 泛型
        MyContainer01<String> container01 = new MyContainer01<>();
        // 生产计数
        AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

        // 启动 2 个生产者
        for(int i=1;i<=2;i++){
            new Thread(()->{
                // 持续生产
                while (true){
                    try {
                        container01.put(Thread.currentThread().getName()+ "=>" + count.incrementAndGet());
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("生产-" + Thread.currentThread().getName()+ "=>" + count.get());
                }
            },"scThread"+i).start();
        }

        // 启动 10 个消费者
        for(int i=1;i<=10;i++){

            new Thread(()-> {
                try {
                    while (true) // 持续消费
                        System.out.println("消费-"+Thread.currentThread().getName()+"-"+container01.get());
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            },"xfThread"+i).start();
        }
    }
}