基本线程同步（四）在同步代码中使用条件

声明：本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第二章，作者： Javier Fernández González     译者：许巧辉 校对：方腾飞

在同步代码中使用条件

在并发编程中的一个经典问题是生产者与消费者问题，我们有一个数据缓冲区，一个或多个数据的生产者在缓冲区存储数据，而一个或多个数据的消费者，把数据从缓冲区取出。

由于缓冲区是一个共享的数据结构，我们必须采用同步机制，比如synchronized关键字来控制对它的访问。但是我们有更多的限制因素，如果缓冲区是满的，生产者不能存储数据，如果缓冲区是空的，消费者不能取出数据。

对于这些类型的情况，Java在Object对象中提供wait()，notify()，和notifyAll() 方法的实现。一个线程可以在synchronized代码块中调用wait()方法。如果在synchronized代码块外部调用wait()方法，JVM会抛出IllegalMonitorStateException异常。当线程调用wait()方法，JVM让这个线程睡眠，并且释放控制 synchronized代码块的对象，这样，虽然它正在执行但允许其他线程执行由该对象保护的其他synchronized代码块。为了唤醒线程，你必 须在由相同对象保护的synchronized代码块中调用notify()或notifyAll()方法。

在这个指南中，你将学习如何通过使用synchronized关键字和wait()和notify(),notifyAll()方法实现生产者消费者问题。

准备工作

这个指南的例子使用Eclipse IDE实现。如果你使用Eclipse或其他IDE，如NetBeans，打开它并创建一个新的Java项目。

如何做…

按以下步骤来实现的这个例子:

1.创建EventStorage类，包括一个名为maxSize，类型为int的属性和一个名为storage，类型为LinkedList<Date>的属性。

public class EventStorage {
private int maxSize;
private List<Date> storage;

2.实现这个类的构造器，初始化所有属性。

public EventStorage(){
maxSize=10;
storage=new LinkedList<>();
}

3. 实现synchronized方法set()，用来在storage上存储一个事件。首先，检查storage是否已满。如果满了，调用wait()方 法，直到storage有空的空间。在方法的尾部，我们调用notifyAll()方法来唤醒，所有在wait()方法上睡眠的线程。

public synchronized void set(){
while (storage.size()==maxSize){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
storage.offer(new Date());
System.out.printf("Set: %d",storage.size());
notifyAll();
}

4. 实现synchronized方法get()，用来在storage上获取一个事件。首先，检查storage是否有事件。如果没有，调用wait()方 法直到，storage有一些事件，在方法的尾部，我们调用notifyAll()方法来唤醒，所有在wait()方法上睡眠的线程。

public synchronized void get(){
while (storage.size()==0){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.printf("Get: %d: %s",storage.
size(),((LinkedList<?>)storage).poll());
notifyAll();
}

5.创建Producer类，并指定它实现Runnable接口，它将实现这个示例的生产者。

public class Producer implements Runnable {

6.声明一个EventStore对象，并实现（Producer类）构造器，初始化该对象。

private EventStorage storage;
public Producer(EventStorage storage){
this.storage=storage;
}

7.实现run()方法，该方法调用EventStorage对象的set()方法100次。

@Override
public void run() {
for (int i=0; i<100; i++){
storage.set();
}
}

8.创建Consumer类，并指定它实现Runnable接口，它将实现这个示例的消费者。

public class Consumer implements Runnable {

9.声明一个EventStore对象，并实现（Consumer类）构造器，初始化该对象。

private EventStorage storage;
public Consumer(EventStorage storage){
this.storage=storage;
}

10.实现run()方法，该方法调用EventStorage对象的get()方法100次。

@Override
public void run() {
for (int i=0; i<100; i++){
storage.get();
}
}

11.通过创建类名为Main，且包括main（）方法来实现这个示例的主类。

public class Main {
public static void main(String[] args) {

12.创建一个EventStorage对象。

EventStorage storage=new EventStorage();

13.创建一个Producer对象，并且用线程运行它。

Producer producer=new Producer(storage);
Thread thread1=new Thread(producer);

14.创建一个Consumer对象，并且用线程运行它。

Consumer consumer=new Consumer(storage);
Thread thread2=new Thread(consumer);

15.启动这两个线程。

thread2.start();
thread1.start();

它是如何工作的…

EventStorage 类的set（）方法和get（）方法是这个示例的关键。首先，set()方法检查storage属性是否有空闲空间。如果它满了，调用wait()方法等 待有空闲的空间。当其他线程调用notifyAll()方法，这个线程将被唤醒并且再次检查这个条件。这个notifyAll()方法并不保证线程会醒 来。这个过程是重复，直到storage有空闲空间，然后它可以生成一个新的事件并存储它。

get()方法的行为是相似的。首先，它检查storage是否有事件。如果EventStorage类是空的，调用wait()方法等待事件。当其他线程调用notifyAll()方法，这个线程将被唤醒并且再次检查这个条件直到storage有一些事件。

注释：在while循环中，你必须保持检查条件和调用wait()方法。你不能继续执行，直到这个条件为true。

不止这些…

synchronize关键字还有其他重要用法，请见其他指南中解释这个关键字使用的参见部分。

参见

在第2章，基本线程同步中在同步类中安排独立属性的食谱。