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线程之间有交互通知的需求,考虑如下情况:
有两个线程,处理同一个英雄。
一个加血,一个减血。

减血的线程,发现血量=1,就停止减血,直到加血的线程为英雄加了血,才可以继续减血

本视频是解读性视频,所以希望您已经看过了本知识点的内容,并且编写了相应的代码之后,带着疑问来观看,这样收获才多。 不建议一开始就观看视频



16分9秒
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步骤 1 : 不好的解决方式   
步骤 2 : 使用wait和notify进行线程交互   
步骤 3 : 关于wait、notify和notifyAll   
步骤 4 : 练习-线程交互   
步骤 5 : 答案-线程交互   
步骤 6 : 练习-多线程交互   
步骤 7 : 答案-多线程交互   
步骤 8 : 练习-生产者消费者问题   
步骤 9 : 答案-生产者消费者问题   

步骤 1 :

不好的解决方式

故意设计减血线程频率更高,盖伦的血量迟早会到达1
减血线程中使用while循环判断是否是1,如果是1就不停的循环,直到加血线程回复了血量
这是不好的解决方式,因为会大量占用CPU,拖慢性能
package charactor; public class Hero{ public String name; public float hp; public int damage; public synchronized void recover(){ hp=hp+1; } public synchronized void hurt(){ hp=hp-1; } public void attackHero(Hero h) { h.hp-=damage; System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp); if(h.isDead()) System.out.println(h.name +"死了!"); } public boolean isDead() { return 0>=hp?true:false; } }
package multiplethread; import java.awt.GradientPaint; import charactor.Hero; public class TestThread { public static void main(String[] args) { final Hero gareen = new Hero(); gareen.name = "盖伦"; gareen.hp = 616; Thread t1 = new Thread(){ public void run(){ while(true){ //因为减血更快,所以盖伦的血量迟早会到达1 //使用while循环判断是否是1,如果是1就不停的循环 //直到加血线程回复了血量 while(gareen.hp==1){ continue; } gareen.hurt(); System.out.printf("t1 为%s 减血1点,减少血后,%s的血量是%.0f%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp); try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }; t1.start(); Thread t2 = new Thread(){ public void run(){ while(true){ gareen.recover(); System.out.printf("t2 为%s 回血1点,增加血后,%s的血量是%.0f%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }; t2.start(); } }
步骤 2 :

使用wait和notify进行线程交互

在Hero类中:hurt()减血方法:当hp=1的时候,执行this.wait().
this.wait()表示 让占有this的线程等待,并临时释放占有
进入hurt方法的线程必然是减血线程,this.wait()会让减血线程临时释放对this的占有。 这样加血线程,就有机会进入recover()加血方法了


recover() 加血方法:增加了血量,执行this.notify();
this.notify() 表示通知那些等待在this的线程,可以苏醒过来了。 等待在this的线程,恰恰就是减血线程。 一旦recover()结束, 加血线程释放了this,减血线程,就可以重新占有this,并执行后面的减血工作。
使用wait和notify进行线程交互
package charactor; public class Hero { public String name; public float hp; public int damage; public synchronized void recover() { hp = hp + 1; System.out.printf("%s 回血1点,增加血后,%s的血量是%.0f%n", name, name, hp); // 通知那些等待在this对象上的线程,可以醒过来了,如第20行,等待着的减血线程,苏醒过来 this.notify(); } public synchronized void hurt() { if (hp == 1) { try { // 让占有this的减血线程,暂时释放对this的占有,并等待 this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } hp = hp - 1; System.out.printf("%s 减血1点,减少血后,%s的血量是%.0f%n", name, name, hp); } public void attackHero(Hero h) { h.hp -= damage; System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n", name, h.name, h.name, h.hp); if (h.isDead()) System.out.println(h.name + "死了!"); } public boolean isDead() { return 0 >= hp ? true : false; } }
package multiplethread; import java.awt.GradientPaint; import charactor.Hero; public class TestThread { public static void main(String[] args) { final Hero gareen = new Hero(); gareen.name = "盖伦"; gareen.hp = 616; Thread t1 = new Thread(){ public void run(){ while(true){ //无需循环判断 // while(gareen.hp==1){ // continue; // } gareen.hurt(); try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }; t1.start(); Thread t2 = new Thread(){ public void run(){ while(true){ gareen.recover(); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }; t2.start(); } }
步骤 3 :

关于wait、notify和notifyAll

留意wait()和notify() 这两个方法是什么对象上的?


public synchronized void hurt() {
。。。
this.wait();
。。。
}


public synchronized void recover() {
。。。
this.notify();
}


这里需要强调的是,wait方法和notify方法,并不是Thread线程上的方法,它们是Object上的方法。

因为所有的Object都可以被用来作为同步对象,所以准确的讲,wait和notify是同步对象上的方法。

wait()的意思是: 让占用了这个同步对象的线程,临时释放当前的占用,并且等待。 所以调用wait是有前提条件的,一定是在synchronized块里,否则就会出错。

notify() 的意思是,通知一个等待在这个同步对象上的线程,可以苏醒过来了,有机会重新占用当前对象了。

notifyAll() 的意思是,通知所有的等待在这个同步对象上的线程,你们可以苏醒过来了,有机会重新占用当前对象了。
步骤 4 :

练习-线程交互

Or  姿势不对,事倍功半! 点击查看做练习的正确姿势
假设加血线程运行得更加频繁,英雄的最大血量是1000

设计加血线程和减血线程的交互,让回血回满之后,加血线程等待,直到有减血线程减血
步骤 5 :

答案-线程交互

在查看答案前,尽量先自己完成,碰到问题再来查看答案,收获会更多
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3分11秒 本视频采用html5方式播放,如无法正常播放,请将浏览器升级至最新版本,推荐火狐,chrome,360浏览器 如果装有迅雷,播放视频呈现直接下载状态,请调整 迅雷系统设置-基本设置-启动-监视全部浏览器 (去掉这个选项)


package charactor; public class Hero { public String name; public float hp; public int damage; public synchronized void recover() { //当血量大于或者等于1000的时候 //this.wait() 让占用这个对象的线程等待,并临时释放锁 if(hp>=1000){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } hp = hp + 1; System.out.printf("%s 回血1点,增加血后,%s的血量是%.0f%n", name, name, hp); this.notify(); } public synchronized void hurt() { if (hp == 1) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } hp = hp - 1; System.out.printf("%s 减血1点,减少血后,%s的血量是%.0f%n", name, name, hp); //掉血之后,唤醒等待的线程 this.notify(); } public void attackHero(Hero h) { h.hp -= damage; System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n", name, h.name, h.name, h.hp); if (h.isDead()) System.out.println(h.name + "死了!"); } public boolean isDead() { return 0 >= hp ? true : false; } }
package multiplethread; import charactor.Hero; public class TestThread { public static void main(String[] args) { final Hero gareen = new Hero(); gareen.name = "盖伦"; gareen.hp = 616; Thread t1 = new Thread(){ public void run(){ while(true){ gareen.hurt(); try { //减慢掉血的速度 Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }; t1.start(); Thread t2 = new Thread(){ public void run(){ while(true){ gareen.recover(); try { //加快回血的速度 Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }; t2.start(); } }
步骤 6 :

练习-多线程交互

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在上面的练习的基础上,增加回血线程到2条,减血线程到5条,同时运行。

运行一段时间,观察会发生的错误,分析错误原因,并考虑解决办法
步骤 7 :

答案-多线程交互

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在目前的状态下,会导致英雄的血量变为负数。 这是因为减血线程调用hurt() 方法结束时,调用notify,有可能会唤醒另一个减血线程,这就导致不停的减血。

解决办法是: 减血线程被唤醒后,要再次查看当前血量,如果当前血量<=1,那么就继续等待

//把if改为while,被唤醒后,会重复查看hp的值,只有hp大于1,才会往下执行


//把if改为while,被唤醒后,会重复查看hp的值,只有hp大于1,才会往下执行
//if(hp <= 1) {
while (hp <= 1) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
答案-多线程交互
package charactor; public class Hero { public String name; public float hp; public int damage; public synchronized void recover() { //当血量大于或者等于1000的时候 //this.wait() 让占用这个对象的线程等待,并临时释放锁 while(hp>=1000){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } hp = hp + 1; System.out.printf("%s 回血1点,增加血后,%s的血量是%.0f%n", name, name, hp); this.notify(); } public synchronized void hurt() { //把if改为while,被唤醒后,会重复查看hp的值,只有hp大于1,才会往下执行 //if (hp <= 1) { while (hp <= 1) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } hp = hp - 1; System.out.printf("%s 减血1点,减少血后,%s的血量是%.0f%n", name, name, hp); //掉血之后,唤醒等待的线程 this.notify(); } public void attackHero(Hero h) { h.hp -= damage; System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n", name, h.name, h.name, h.hp); if (h.isDead()) System.out.println(h.name + "死了!"); } public boolean isDead() { return 0 >= hp ? true : false; } }
package multiplethread; import charactor.Hero; public class TestThread { static class HurtThread extends Thread{ private Hero hero; public HurtThread(Hero hero){ this.hero = hero; } public void run(){ while(true){ hero.hurt(); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } } static class RecoverThread extends Thread{ private Hero hero; public RecoverThread(Hero hero){ this.hero = hero; } public void run(){ while(true){ hero.recover(); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } } public static void main(String[] args) { final Hero gareen = new Hero(); gareen.name = "盖伦"; gareen.hp = 616; for (int i = 0; i < 2; i++) { new RecoverThread(gareen).start(); } for (int i = 0; i < 5; i++) { new HurtThread(gareen).start(); } } }
步骤 8 :

练习-生产者消费者问题

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生产者消费者问题是一个非常典型性的线程交互的问题。

1. 使用来存放数据
1.1 把栈改造为支持线程安全
1.2 把栈的边界操作进行处理,当栈里的数据是0的时候,访问pull的线程就会等待。 当栈里的数据时200的时候,访问push的线程就会等待
2. 提供一个生产者(Producer)线程类,生产随机大写字符压入到堆栈
3. 提供一个消费者(Consumer)线程类,从堆栈中弹出字符并打印到控制台
4. 提供一个测试类,使两个生产者和三个消费者线程同时运行,结果类似如下 :
练习-生产者消费者问题
步骤 9 :

答案-生产者消费者问题

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8分54秒 本视频采用html5方式播放,如无法正常播放,请将浏览器升级至最新版本,推荐火狐,chrome,360浏览器 如果装有迅雷,播放视频呈现直接下载状态,请调整 迅雷系统设置-基本设置-启动-监视全部浏览器 (去掉这个选项)


package multiplethread; import java.util.ArrayList; import java.util.LinkedList; public class MyStack<T> { LinkedList<T> values = new LinkedList<T>(); public synchronized void push(T t) { while(values.size()>=200){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } this.notifyAll(); values.addLast(t); } public synchronized T pull() { while(values.isEmpty()){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } this.notifyAll(); return values.removeLast(); } public T peek() { return values.getLast(); } }
package multiplethread; public class ProducerThread extends Thread{ private MyStack<Character> stack; public ProducerThread(MyStack<Character> stack,String name){ super(name); this.stack =stack; } public void run(){ while(true){ char c = randomChar(); System.out.println(this.getName()+" 压入: " + c); stack.push(c); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public char randomChar(){ return (char) (Math.random()*('Z'+1-'A') + 'A'); } }
package multiplethread; public class ConsumerThread extends Thread{ private MyStack<Character> stack; public ConsumerThread(MyStack<Character> stack,String name){ super(name); this.stack =stack; } public void run(){ while(true){ char c = stack.pull(); System.out.println(this.getName()+" 弹出: " + c); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public char randomChar(){ return (char) (Math.random()*('Z'+1-'A') + 'A'); } }
package multiplethread; public class TestThread { public static void main(String[] args) { MyStack<Character> stack = new MyStack<>(); new ProducerThread(stack, "Producer1").start(); new ProducerThread(stack, "Producer2").start(); new ConsumerThread(stack, "Consumer1").start(); new ConsumerThread(stack, "Consumer2").start(); new ConsumerThread(stack, "Consumer3").start(); } }


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问答区域    
2017-12-22 使用站长的代码,发现减血到1之后就一直增加了。
嫩岩



用的是站长的代码,用我自己写的也是一样的问题。
package Heros;
   
   
public class TestThread1 {
   
    public static void main(String[] args) {
 
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
          
        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
            	while(true){
            		
            		//因为减血更快,所以盖伦的血量迟早会到达1
            		//使用while循环判断是否是1,如果是1就不停的循环
            		//直到加血线程回复了血量
            		while(gareen.hp==1){
            			continue;
            		}
            		
            		gareen.hurt();
            		System.out.printf("t1 为%s 减血1点,减少血后,%s的血量是%d%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp);
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
            	}

            }
        };
        t1.start();

        Thread t2 = new Thread(){
            public void run(){
            	while(true){
            		gareen.heal();
            		System.out.printf("t2 为%s 回血1点,增加血后,%s的血量是%d%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp);

                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
            	}

            }
        };
        t2.start();
          
    }
       
}

							






答案 或者 代码至少填写一项, 如果是自己有问题,请重新提问,否则站长有可能看不到





2017-12-14 步骤1代码执行后,盖伦的生命值降到1之后,血量只升不降
凉雨



使用步骤1中的两段代码,执行之后盖伦的生命值应该不会超过2,但是不知道为何当盖伦的生命值为1的时候,生命值只升不降。 代码是直接复制的站长的,在另一台电脑上执行正常,但是放到自己的电脑上出现问题。
package multiplethread;
    
import java.awt.GradientPaint;
  
import charactor.Hero;
    
public class TestThread {
    
    public static void main(String[] args) {
  
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
           
        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
                while(true){
                     
                    //因为减血更快,所以盖伦的血量迟早会到达1
                    //使用while循环判断是否是1,如果是1就不停的循环
                    //直到加血线程回复了血量
                    while(gareen.hp==1){
                        continue;
                    }
                     
                    gareen.hurt();
                    System.out.printf("t1 为%s 减血1点,减少血后,%s的血量是%.0f%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp);
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
 
            }
        };
        t1.start();
 
        Thread t2 = new Thread(){
            public void run(){
                while(true){
                    gareen.recover();
                    System.out.printf("t2 为%s 回血1点,增加血后,%s的血量是%.0f%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp);
 
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
 
            }
        };
        t2.start();
           
    }
        
}

							


2 个答案

minibao 答案时间:2017-12-25
因为血量到达1后while(gareen.hp==1){continue; }一直为true,也就是减血线程一直在while里,不会执行后面的减血操作。这个涉及到程序的可见性问题,因为cpu跟内存速度差异大,所以cpu中有寄存器和缓存,增加线程和减少线程在缓存中都有对应的hp,这在java内存模型中也被抽象叫为工作内存,工作内存是线程独有的,某一时刻才会同步到主内存,所以才会出现减少线程中hp一直为1的情况,尽管增加线程已经给hp加血了,如果给hero类中hp加上volatile关键字就不会出现只增加的情况,volatile关键保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的,对于这个例子来说加了volatile后,增加和减少血量都会同步到主内存,减血线程会去主内存读取,所以不会提问的这个情况,不知道说没说明白。

iamsocool 答案时间:2017-12-20
同问。 我发现在while循环里加上 Thread.sleep(100)就不会只加不减了。 while(gareen.hp<=1){ //System.out.println("gareen.hp="+gareen.hp); try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } continue; } 但是 只加不减的原因还是不知道。




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2017-12-07 生产者消费者问题
2017-11-30 生产者消费者问题
2017-11-23 关于生产者消费者问题的线程安全的MyStack类的疑惑
2017-10-24 在ProducerThread代码中有一小点逻辑问题
2017-09-16 关于notify()和notifyAll()
2017-08-24 步骤1不好的解决方式代码,如果continue上面不设置响应时间,线程t1会退出,到最后不能加血减血同步进行,只能看到加血
2017-08-20 多线程交互的练习题问题
2017-08-19 notify 用不用的问题
2017-08-17 出现异常 但还是能运行
2017-07-04 还有一个关于逻辑运算速度的问题
2017-07-04 不明白为什么要 import java.awt.GradientPaint;
2017-06-17 用while解决,好像并没有解决
2017-05-18 站长帮忙看一下 我的代码不知道为什么 当血量降到1以后 就一直加血不再减血了-.-
2017-04-07 生产者消费者问题
2017-04-04 MyStack.java
2017-02-23 不明白为啥if换成while就没问题了




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