多线程_03（生产者与消费者、多线程模拟迅雷用3个线程下载100M资源过程、2个线程交叉顺序打印）

1.生产者消费者模式概述

生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：

• 一类是生产者线程用于生产数据
• 一类是消费者线程用于消费数据

为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库

• 生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为
• 消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为
  
  void wait():导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的notify方法或notifyAll()方法
  void notify():唤醒正在等待对象监视器的单个线程
  void notifyAll():唤醒正在等待对象监视器的所有线程

2.生产者消费者案例

生产者消费者案例中包含的类：

• 奶箱类(Box)：定义一个成员变量，表示第x瓶奶，提供存储牛奶和获取牛奶的操作
• 生产者类(Producer)：实现Runnable接口，重写run()方法，调用存储牛奶的操作
• 消费者类(Customer)：实现Runnable接口，重写run()方法，调用获取牛奶的操作
• 测试类(BoxDemo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下
  [1] 创建奶箱对象，这是共享数据区域
  [2] 创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
  [3] 创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
  [4] 创建2个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
  [5] 启动线程

Customer.java

public class Customer implements Runnable {private Box b;public Customer(Box b) {this.b = b;}@Overridepublic void run() {while (true) {//死循环获取奶，有就拿b.get();}}
}

Producer.java

public class Producer implements Runnable{private Box b;//成员变量Box，用于和Box交互public Producer(Box b) {//代参成员方法this.b = b;}@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i < 5; i++) {b.put(i);}}
}

BoxDemo.java

public class BoxDemo {public BoxDemo() {}public static void main(String[] args) {//创建奶箱对象，这是共享数据区域Box b = new Box();
//创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶的操作Producer p = new Producer(b);
//创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用获取牛奶的操作Customer c = new Customer(b);
//创建2个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递Thread t1 = new Thread(p);Thread t2 = new Thread(c);t1.start();t2.start();}
}

Box.java

public class Box {//定义一个成员变量，表示有几瓶奶private int milk;
//定义一个成员变量，表示奶箱状态private boolean state=false;public void put(int milk) {//如果有牛奶，等待消费if (state){try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果没有牛奶，就生产牛奶this.milk = milk;System.out.println("送奶工将第" + this.milk + "瓶奶放入奶箱");//生产完毕，修改奶箱状态state=false;}public synchronized void get() {//若不加synchronized，会报IllegalMonitorStateException错误。其实质是wait();应该在锁（监视器）环境下使用//如果没有牛奶，等待生产if (!state){try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("用户拿到第" + this.milk + "瓶奶");//消费完毕之后，修改奶箱状态state=false;}
}

结果输出：（因为没有加notifyAll，未唤醒）

送奶工将第1瓶奶放入奶箱
用户拿到第1瓶奶

唤醒改进：
Customer.java
Producer.java
BoxDemo.java
Box.java

public class Box {//定义一个成员变量，表示有几瓶奶private int milk;
//定义一个成员变量，表示奶箱状态private boolean state=false;public synchronized void put(int milk) {//如果有牛奶，等待消费if (state){try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果没有牛奶，就生产牛奶this.milk = milk;System.out.println("送奶工将第" + this.milk + "瓶奶放入奶箱");//生产完毕，修改奶箱状态state=true;notifyAll();}public synchronized void get() {//若不加synchronized，会报IllegalMonitorStateException错误。其实质是wait();应该在锁（监视器）环境下使用//如果没有牛奶，等待生产if (!state){try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("用户拿到第" + this.milk + "瓶奶");//消费完毕之后，修改奶箱状态state=false;notifyAll();}
}

结果输出：

送奶工将第1瓶奶放入奶箱
用户拿到第1瓶奶
送奶工将第2瓶奶放入奶箱
用户拿到第2瓶奶
送奶工将第3瓶奶放入奶箱
用户拿到第3瓶奶
送奶工将第4瓶奶放入奶箱
用户拿到第4瓶奶
送奶工将第5瓶奶放入奶箱
用户拿到第5瓶奶

3.多线程相关题目案例

1. 用多线程代码来模拟，迅雷用3个线程下载100M资源的过程。

每个线程每次，一次下载1兆(M)资源，直到下载完毕，即剩余的待下载资源大小为0(用一个整数表示资源大小，每次个线程每次下载多少兆(M), 剩余待下载资源就减少多少兆(M)，考虑多线程的数据安全问题)

Down.java

/*** @Author:gaoyuan* @Description:* @DateTime:2021/1/22 19:55**/
public class Down implements Runnable {private int resourse = 10;//简写private Lock lock = new ReentrantLock();@Overridepublic void run() {while (true) {try {lock.lock();if (resourse >= 0) {try {Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "当前正在下载第" + resourse + "M资源");resourse--;}} finally {lock.unlock();}}}
}

DownTest.java

public class DownTest {public static void main(String[] args) {Down d = new Down();Thread t1 = new Thread(d,"线程A");Thread t2 = new Thread(d,"线程B");Thread t3 = new Thread(d,"线程C");t1.start();t2.start();t3.start();}
}

结果输出：

线程B当前正在下载第10M资源
线程B当前正在下载第9M资源
线程B当前正在下载第8M资源
线程B当前正在下载第7M资源
线程B当前正在下载第6M资源
线程B当前正在下载第5M资源
线程B当前正在下载第4M资源
线程B当前正在下载第3M资源
线程B当前正在下载第2M资源
线程B当前正在下载第1M资源
线程B当前正在下载第0M资源

2. 创建2个线程，打印从0到99这100个数字，要求线程交叉顺序打印。

要求使用线程间通信实现。即我打印一个数字，你打印一个数字，两线程协作完成。

比如：
线程1: 0
线程2: 1
线程1: 2
线程2: 3
线程1: 4
线程2: 5

方法一：
CrossPrint.java

/*** @Author:gaoyuan* @Description:交叉打印* @DateTime:2021/1/22 20:35**/
public class CrossPrint implements Runnable {private int number = 1;@Overridepublic void run() {while (true) {//指代的为CrossPrint，因为使用的是implements方式。若使用继承Thread类的方式，慎用thissynchronized (this) {
//唤醒另外一个线程，注意是this的方法，而不是ThreadnotifyAll();//唤醒所有进程，但因为synchronized上锁，只有先启动的线程1先执行，线程2进不来。try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (number <= 10) {//简写System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);number++;try {//放弃资源，等待wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}
}

CrossPrintTest.java

public class CrossPrintTest {public static void main(String[] args) {CrossPrint cp = new CrossPrint();Thread t1 = new Thread(cp,"线程1");Thread t2 = new Thread(cp,"线程2");t1.start();t2.start();}
}

结果输出;

线程1:1
线程2:2
线程1:3
线程2:4
线程1:5
线程2:6
线程1:7
线程2:8
线程1:9
线程2:10

方法二：
Print1.java

public class Print1 implements Runnable {private PrintSwap p;//设置与PrintSwap有所联系的成员变量public Print1(PrintSwap p) {this.p = p;}@Overridepublic void run() {while (true) {p.print();//调用PrintSwap类中的print方法}}
}

Print2.java

public class Print2 implements Runnable{private PrintSwap p;public Print2(PrintSwap p) {this.p = p;}@Overridepublic void run(){while (true){p.print();//调用PrintSwap类中的print方法}}
}

PrintSwap.java

public class PrintSwap {private int number = 10;//简写// private boolean flag = false;public synchronized void print() {while (number > 0) {notify();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);number--;try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

PrintDemo.java

public class PrintDemo {public PrintDemo() {}public static void main(String[] args) {PrintSwap ps = new PrintSwap();Print1 p1 = new Print1(ps);Print2 p2 = new Print2(ps);Thread t1 = new Thread(p1,"线程1");Thread t2 = new Thread(p2,"线程2");t1.start();t2.start();}
}

结果输出;

线程2:10
线程1:9
线程2:8
线程1:7
线程2:6
线程1:5
线程2:4
线程1:3
线程2:2
线程1:1