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java多线程总结(1)

Linux操作系统 作者:弦音有你 时间:2013-11-11 10:56:42 0 删除 编辑
    java中的多线程

java中要想实现多线程,有两种手段,一种是继续Thread类,另外一种是实现Runable接口。

对于直接继承Thread的类来说,代码大致框架是:

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class类名extendsThread{
方法1;
方法2;
publicvoidrun(){
// other code…
}
属性1;
属性2;
  
}

先看一个简单的例子:

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/**
 * @author Rollen-Holt 继承Thread类,直接调用run方法
 * */
classhelloextendsThread {
  
    publichello() {
  
    }
  
    publichello(String name) {
        this.name = name;
    }
  
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <5; i++) {
            System.out.println(name +"运行     "+ i);
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello h1=newhello("A");
        hello h2=newhello("B");
        h1.run();
        h2.run();
    }
  
    privateString name;
}

【运行结果】:

A运行     0

A运行     1

A运行     2

A运行     3

A运行     4

B运行     0

B运行     1

B运行     2

B运行     3

B运行     4

我们会发现这些都是顺序执行的,说明我们的调用方法不对,应该调用的是start()方法。

当我们把上面的主函数修改为如下所示的时候:

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publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello h1=newhello("A");
        hello h2=newhello("B");
        h1.start();
        h2.start();
    }

然后运行程序,输出的可能的结果如下:

A运行     0

B运行     0

B运行     1

B运行     2

B运行     3

B运行     4

A运行     1

A运行     2

A运行     3

A运行     4

因为需要用到CPU的资源,所以每次的运行结果基本是都不一样的,呵呵。

注意:虽然我们在这里调用的是start()方法,但是实际上调用的还是run()方法的主体。

那么:为什么我们不能直接调用run()方法呢?

我的理解是:线程的运行需要本地操作系统的支持。

如果你查看start的源代码的时候,会发现:

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publicsynchronizedvoidstart() {
        /**
     * This method is not invoked for the main method thread or "system"
     * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added 
     * to this method in the future may have to also be added to the VM.
     *
     * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        if(threadStatus !=0||this!= me)
            thrownewIllegalThreadStateException();
        group.add(this);
        start0();
        if(stopBeforeStart) {
        stop0(throwableFromStop);
    }
}
privatenativevoidstart0();

注意我用红色加粗的那一条语句,说明此处调用的是start0()。并且这个这个方法用了native关键字,次关键字表示调用本地操作系统的函数。因为多线程的实现需要本地操作系统的支持。

但是start方法重复调用的话,会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。

通过实现Runnable接口:

 

大致框架是:

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class类名implementsRunnable{
方法1;
方法2;
publicvoidrun(){
// other code…
}
属性1;
属性2;
  
}

 

来先看一个小例子吧:

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/**
 * @author Rollen-Holt 实现Runnable接口
 * */
classhelloimplementsRunnable {
  
    publichello() {
  
    }
  
    publichello(String name) {
        this.name = name;
    }
  
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <5; i++) {
            System.out.println(name +"运行     "+ i);
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello h1=newhello("线程A");
        Thread demo=newThread(h1);
        hello h2=newhello("线程B");
        Thread demo1=newThread(h2);
        demo.start();
        demo1.start();
    }
  
    privateString name;
}

【可能的运行结果】:

线程A运行     0

线程B运行     0

线程B运行     1

线程B运行     2

线程B运行     3

线程B运行     4

线程A运行     1

线程A运行     2

线程A运行     3

线程A运行     4

 

关于选择继承Thread还是实现Runnable接口?

其实Thread也是实现Runnable接口的

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classThreadimplementsRunnable {
    //…
publicvoidrun() {
        if(target !=null) {
             target.run();
        }
        }
}

其实Thread中的run方法调用的是Runnable接口的run方法。不知道大家发现没有,ThreadRunnable都实现了run方法,这种操作模式其实就是代理模式。关于代理模式,我曾经写过一个小例子呵呵,大家有兴趣的话可以看一下:http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2011/08/18/2144847.html

ThreadRunnable的区别:

如果一个类继承Thread,则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话,则很容易的实现资源共享。

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/**
 * @author Rollen-Holt 继承Thread类,不能资源共享
 * */
classhelloextendsThread {
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <7; i++) {
            if(count >0) {
                System.out.println("count= "+ count--);
            }
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello h1 =newhello();
        hello h2 =newhello();
        hello h3 =newhello();
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();
    }
  
    privateintcount =5;
}

 

【运行结果】:

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

大家可以想象,如果这个是一个买票系统的话,如果count表示的是车票的数量的话,说明并没有实现资源的共享。

我们换为Runnable接口

 

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classMyThreadimplementsRunnable{
  
    privateintticket =5; //5张票
  
    publicvoidrun() {
        for(inti=0; i<=20; i++) {
            if(this.ticket >0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖票"+this.ticket--);
            }
        }
    }
}
publicclasslzwCode {
      
    publicstaticvoidmain(String [] args) {
        MyThread my =newMyThread();
        newThread(my,"1号窗口").start();
        newThread(my,"2号窗口").start();
        newThread(my,"3号窗口").start();
    }
}

 

  

 

 

【运行结果】:

count= 5

count= 4

count= 3

count= 2

count= 1

 

总结一下吧:

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势:

1):适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源

2):可以避免java中的单继承的限制

3):增加程序的健壮性,代码可以被多个线程共享,代码和数据独立。

 

所以,本人建议大家劲量实现接口。

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/**
 * @author Rollen-Holt 
 * 取得线程的名称
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <3; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello he =newhello();
        newThread(he,"A").start();
        newThread(he,"B").start();
        newThread(he).start();
    }
}

【运行结果】:

A

A

A

B

B

B

Thread-0

Thread-0

Thread-0

说明如果我们没有指定名字的话,系统自动提供名字。

提醒一下大家:main方法其实也是一个线程。在java中所以的线程都是同时启动的,至于什么时候,哪个先执行,完全看谁先得到CPU的资源。

 

java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候,实际上都会启动一个JVM,每一个jVM实习在就是在操作系统中启动了一个进程。

判断线程是否启动

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/**
 * @author Rollen-Holt 判断线程是否启动
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <3; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello he =newhello();
        Thread demo =newThread(he);
        System.out.println("线程启动之前---》"+ demo.isAlive());
        demo.start();
        System.out.println("线程启动之后---》"+ demo.isAlive());
    }
}

【运行结果】

线程启动之前---false

线程启动之后---true

Thread-0

Thread-0

Thread-0

主线程也有可能在子线程结束之前结束。并且子线程不受影响,不会因为主线程的结束而结束。

 

线程的强制执行:

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/**
     * @author Rollen-Holt 线程的强制执行
     * */
    classhelloimplementsRunnable {
        publicvoidrun() {
            for(inti =0; i <3; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            }
        }
      
        publicstaticvoidmain(String[] args) {
            hello he =newhello();
            Thread demo =newThread(he,"线程");
            demo.start();
            for(inti=0;i<50;++i){
                if(i>10){
                    try{
                        demo.join(); //强制执行demo
                    }catch(Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("main 线程执行-->"+i);
            }
        }
    }

【运行的结果】:

main 线程执行-->0

main 线程执行-->1

main 线程执行-->2

main 线程执行-->3

main 线程执行-->4

main 线程执行-->5

main 线程执行-->6

main 线程执行-->7

main 线程执行-->8

main 线程执行-->9

main 线程执行-->10

线程

线程

线程

main 线程执行-->11

main 线程执行-->12

main 线程执行-->13

...

 

线程的休眠:

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/**
 * @author Rollen-Holt 线程的休眠
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <3; i++) {
            try{
                Thread.sleep(2000);
            }catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello he =newhello();
        Thread demo =newThread(he,"线程");
        demo.start();
    }
}

【运行结果】:(结果每隔2s输出一个)

线程0

线程1

线程2

 

线程的中断:

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/**
 * @author Rollen-Holt 线程的中断
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        System.out.println("执行run方法");
        try{
            Thread.sleep(10000);
            System.out.println("线程完成休眠");
        }catch(Exception e) {
            System.out.println("休眠被打断");
            return; //返回到程序的调用处
        }
        System.out.println("线程正常终止");
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello he =newhello();
        Thread demo =newThread(he,"线程");
        demo.start();
        try{
            Thread.sleep(2000);
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        demo.interrupt();//2s后中断线程
    }
}

【运行结果】:

执行run方法

休眠被打断

 

java程序中,只要前台有一个线程在运行,整个java程序进程不会小时,所以此时可以设置一个后台线程,这样即使java进程小时了,此后台线程依然能够继续运行。

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/**
 * @author Rollen-Holt 后台线程
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        while(true) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"在运行");
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello he =newhello();
        Thread demo =newThread(he,"线程");
        demo.setDaemon(true);
        demo.start();
    }
}

虽然有一个死循环,但是程序还是可以执行完的。因为在死循环中的线程操作已经设置为后台运行了。

线程的优先级:

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/**
 * @author Rollen-Holt 线程的优先级
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        for(inti=0;i<5;++i){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行"+i);
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        Thread h1=newThread(newhello(),"A");
        Thread h2=newThread(newhello(),"B");
        Thread h3=newThread(newhello(),"C");
        h1.setPriority(8);
        h2.setPriority(2);
        h3.setPriority(6);
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();
          
    }
}

 

【运行结果】:

A运行0

A运行1

A运行2

A运行3

A运行4

B运行0

C运行0

C运行1

C运行2

C运行3

C运行4

B运行1

B运行2

B运行3

B运行4

。但是请读者不要误以为优先级越高就先执行。谁先执行还是取决于谁先去的CPU的资源、

 

另外,主线程的优先级是5.

线程的礼让。

在线程操作中,也可以使用yield()方法,将一个线程的操作暂时交给其他线程执行。

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/**
 * @author Rollen-Holt 线程的优先级
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        for(inti=0;i<5;++i){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行"+i);
            if(i==3){
                System.out.println("线程的礼让");
                Thread.currentThread().yield();
            }
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        Thread h1=newThread(newhello(),"A");
        Thread h2=newThread(newhello(),"B");
        h1.start();
        h2.start();
          
    }
}

A运行0

A运行1

A运行2

A运行3

线程的礼让

A运行4

B运行0

B运行1

B运行2

B运行3

线程的礼让

B运行4

 

 

同步和死锁:

【问题引出】:比如说对于买票系统,有下面的代码:

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/**
 * @author Rollen-Holt 
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        for(inti=0;i<10;++i){
            if(count>0){
                try{
                    Thread.sleep(1000);
                }catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(count--);
            }
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello he=newhello();
        Thread h1=newThread(he);
        Thread h2=newThread(he);
        Thread h3=newThread(he);
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();
    }
    privateintcount=5;
}

【运行结果】:

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4

3

2

1

0

-1

这里出现了-1,显然这个是错的。,应该票数不能为负值。

如果想解决这种问题,就需要使用同步。所谓同步就是在统一时间段中只有有一个线程运行,

其他的线程必须等到这个线程结束之后才能继续执行。

【使用线程同步解决问题】

采用同步的话,可以使用同步代码块和同步方法两种来完成。

 

【同步代码块】:

语法格式:

synchronized(同步对象){

 //需要同步的代码

}

但是一般都把当前对象this作为同步对象。

比如对于上面的买票的问题,如下:

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/**
 * @author Rollen-Holt 
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        for(inti=0;i<10;++i){
            synchronized(this) {
                if(count>0){
                    try{
                        Thread.sleep(1000);
                    }catch(InterruptedException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(count--);
                }
            }
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello he=newhello();
        Thread h1=newThread(he);
        Thread h2=newThread(he);
        Thread h3=newThread(he);
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();
    }
    privateintcount=5;
}

【运行结果】:(每一秒输出一个结果)

5

4

3

2

1

【同步方法】

也可以采用同步方法。

语法格式为synchronized 方法返回类型方法名(参数列表){

    // 其他代码

}

现在,我们采用同步方法解决上面的问题。

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/**
 * @author Rollen-Holt
 * */
classhelloimplementsRunnable {
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <10; ++i) {
            sale();
        }
    }
  
    publicsynchronizedvoidsale() {
        if(count >0) {
            try{
                Thread.sleep(1000);
            }catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(count--);
        }
    }
  
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        hello he =newhello();
        Thread h1 =newThread(he);
        Thread h2 =newThread(he);
        Thread h3 =newThread(he);
        h1.start();
        h2.start();
        h3.start();
    }
  
    privateintcount =5;
}

【运行结果】(每秒输出一个)

5

4

3

2

1

提醒一下,当多个线程共享一个资源的时候需要进行同步,但是过多的同步可能导致死锁。

此处列举经典的生产者和消费者问题。

【生产者和消费者问题】

先看一段有问题的代码。

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classInfo {
  
    publicString getName() {
        returnname;
    }
  
    publicvoidsetName(String name) {
        this.name = name;
    }
  
    publicintgetAge() {
        returnage;
    }
  
    publicvoidsetAge(intage) {
        this.age = age;
    }
  
    privateString name ="Rollen";
    privateintage =20;
}
  
/**
 * 生产者
 * */
classProducerimplementsRunnable{
    privateInfo info=null;
    Producer(Info info){
        this.info=info;
    }
      
    publicvoidrun(){
        booleanflag=false;
        for(inti=0;i<25;++i){
            if(flag){
                this.info.setName("Rollen");
                try{
                    Thread.sleep(100);
                }catch(Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                this.info.setAge(20);
                flag=false;
            }else{
                this.info.setName("chunGe");
                try{
                    Thread.sleep(100);
                }catch(Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                this.info.setAge(100);
                flag=true;
            }
        }
    }
}
/**
 * 消费者类
 * */
classConsumerimplementsRunnable{
    privateInfo info=null;
    publicConsumer(Info info){
        this.info=info;
    }
      
    publicvoidrun(){
        for(inti=0;i<25;++i){
            try{
                Thread.sleep(100);
            }catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(this.info.getName()+"<---->"+this.info.getAge());
        }
    }
}
  
/**
 * 测试类
 * */
classhello{
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        Info info=newInfo();
        Producer pro=newProducer(info);
        Consumer con=newConsumer(info);
        newThread(pro).start();
        newThread(con).start();
    }
}

【运行结果】:

Rollen<---->100

chunGe<---->20

chunGe<---->100

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

Rollen<---->100

Rollen<---->100

chunGe<---->20

chunGe<---->20

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

Rollen<---->100

chunGe<---->20

大家可以从结果中看到,名字和年龄并没有对于。

 

那么如何解决呢?

<!--[if !supportLists]-->1)<!--[endif]-->加入同步

<!--[if !supportLists]-->2)<!--[endif]-->加入等待和唤醒

先来看看加入同步会是如何。

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classInfo {
      
    publicString getName() {
        returnname;
    }
  
    publicvoidsetName(String name) {
        this.name = name;
    }
  
    publicintgetAge() {
        returnage;
    }
  
    publicvoidsetAge(intage) {
        this.age = age;
    }
  
    publicsynchronizedvoidset(String name,intage){
        this.name=name;
        try{
            Thread.sleep(100);
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.age=age;
    }
      
    publicsynchronizedvoidget(){
        try{
            Thread.sleep(100);
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this.getName()+"<===>"+this.getAge());
    }
    privateString name ="Rollen";
    privateintage =20;
}
  
/**
 * 生产者
 * */
classProducerimplementsRunnable {
    privateInfo info =null;
  
    Producer(Info info) {
        this.info = info;
    }
  
    publicvoidrun() {
        booleanflag =false;
        for(inti =0; i <25; ++i) {
            if(flag) {
                  
                this.info.set("Rollen",20);
                flag =false;
            }else{
                this.info.set("ChunGe",100);
                flag =true;
            }
        }
    }
}
  
/**
 * 消费者类
 * */
classConsumerimplementsRunnable {
    privateInfo info =null;
  
    publicConsumer(Info info) {
        this.info = info;
    }
  
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <25; ++i) {
            try{
                Thread.sleep(100);
            }catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            this.info.get();
        }
    }
}
  
/**
 * 测试类
 * */
classhello {
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        Info info =newInfo();
        Producer pro =newProducer(info);
        Consumer con =newConsumer(info);
        newThread(pro).start();
        newThread(con).start();
    }
}

【运行结果】:

Rollen<===>20

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

Rollen<===>20

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

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ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

ChunGe<===>100

从运行结果来看,错乱的问题解决了,现在是Rollen 对应20ChunGe对于100

,但是还是出现了重复读取的问题,也肯定有重复覆盖的问题。如果想解决这个问题,就需要使用Object类帮忙了、

,我们可以使用其中的等待和唤醒操作。

要完成上面的功能,我们只需要修改Info类饥渴,在其中加上标志位,并且通过判断标志位完成等待和唤醒的操作,代码如下:

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classInfo {
      
    publicString getName() {
        returnname;
    }
  
    publicvoidsetName(String name) {
        this.name = name;
    }
  
    publicintgetAge() {
        returnage;
    }
  
    publicvoidsetAge(intage) {
        this.age = age;
    }
  
    publicsynchronizedvoidset(String name,intage){
        if(!flag){
            try{
                super.wait();
            }catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.name=name;
        try{
            Thread.sleep(100);
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.age=age;
        flag=false;
        super.notify();
    }
      
    publicsynchronizedvoidget(){
        if(flag){
            try{
                super.wait();
            }catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
          
        try{
            Thread.sleep(100);
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this.getName()+"<===>"+this.getAge());
        flag=true;
        super.notify();
    }
    privateString name ="Rollen";
    privateintage =20;
    privatebooleanflag=false;
}
  
/**
 * 生产者
 * */
classProducerimplementsRunnable {
    privateInfo info =null;
  
    Producer(Info info) {
        this.info = info;
    }
  
    publicvoidrun() {
        booleanflag =false;
        for(inti =0; i <25; ++i) {
            if(flag) {
                  
                this.info.set("Rollen",20);
                flag =false;
            }else{
                this.info.set("ChunGe",100);
                flag =true;
            }
        }
    }
}
  
/**
 * 消费者类
 * */
classConsumerimplementsRunnable {
    privateInfo info =null;
  
    publicConsumer(Info info) {
        this.info = info;
    }
  
    publicvoidrun() {
        for(inti =0; i <25; ++i) {
            try{
                Thread.sleep(100);
            }catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            this.info.get();
        }
    }
}
  
/**
 * 测试类
 * */
classhello {
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
        Info info =newInfo();
        Producer pro =newProducer(info);
        Consumer con =newConsumer(info);
        newThread(pro).start();
        newThread(con).start();
    }
}
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Rollen<===>20
ChunGe<===>100
Rollen<===>20
先在看结果就可以知道,之前的问题完全解决。

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