java 阻塞式方法是什么

原创admin 分类：热门问答 2024-04-09 13:27:14 0

java 阻塞式方法是什么

在Java多线程编程中，阻塞式方法是一种非常重要的概念。它们允许线程在某些条件下挂起执行，直到满足特定条件或者接收到特定信号后才继续执行。这种机制在处理并发问题时尤为关键，因为它可以有效地管理线程的生命周期，避免资源竞争，并提高程序的整体性能和响应能力。

定义与目的

阻塞式方法是指那些在未能满足特定条件时，会导致调用线程暂停执行的方法。这些条件可能包括等待I/O操作的完成、获取锁、等待信号量等。使用阻塞式方法的目的是为了让线程在没有必要继续执行时能够释放CPU资源，从而让出给其他线程使用，这样可以提高程序的并发性和效率。

核心类与方法

在Java中，Object类提供了几个基本的阻塞式方法，如wait(), notify()和notifyAll()。此外，java.util.concurrent包中的BlockingQueue接口及其实现类（如LinkedBlockingQueue）也提供了阻塞式的队列操作，例如put()和take()方法。这些方法在队列为空时会阻塞消费者线程，在队列满时会阻塞生产者线程。

使用场景

阻塞式方法广泛应用于各种并发编程场景中，例如：

生产者-消费者问题：生产者线程生产数据放入队列，消费者线程从队列中取出数据进行处理。当队列为空时，消费者线程会阻塞等待新数据的产生；当队列满时，生产者线程会阻塞等待队列空间。
同步I/O操作：在进行网络通信或文件读写时，线程可能会因为等待数据而阻塞。
锁的获取：当一个线程尝试获取一个已被其他线程持有的锁时，它会进入阻塞状态，直到锁被释放。

代码案例1：使用`wait()`和`notify()`方法

public class ProducerConsumer {
    private final BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(10);

    public void produce() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            try {
                queue.put(i); // 阻塞，直到队列有空间
                System.out.println("Produced: " + i);
                Thread.sleep(100); // 模拟生产时间
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public void consume() {
        while (true) {
            try {
                int value = queue.take(); // 阻塞，直到队列中有元素
                System.out.println("Consumed: " + value);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ProducerConsumer demo = new ProducerConsumer();
        Thread producer = new Thread(demo::produce);
        Thread consumer = new Thread(demo::consume);
        producer.start();
        consumer.start();
    }
}

代码案例2：使用`LockSupport`的`park()`和`unpark()`方法

public class ParkingLot {
    private static final int LOT_SIZE = 5;
    private final AtomicInteger availableSpots = new AtomicInteger(LOT_SIZE);

    public void park() {
        if (availableSpots.get() > 0) {
            int spotsTaken = availableSpots.decrementAndGet();
            if (spotsTaken == 1) { // 如果是最后一个可用的停车位
                System.out.println("Parking lot is full.");
            }
        } else {
            System.out.println("Blocking on parking spot.");
            LockSupport.park(this); // 阻塞当前线程
        }
    }

    public void unpark() {
        if (availableSpots.get() < LOT_SIZE) {
            availableSpots.incrementAndGet();
            System.out.println("Free spot available.");
            LockSupport.unpark(this); // 唤醒并解锁一个在该对象上阻塞的线程
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ParkingLot parkingLot = new ParkingLot();
        Thread car1 = new Thread(() -> {
            parkingLot.park();
            parkingLot.unpark();
        });
        Thread car2 = new Thread(() -> {
            parkingLot.park();
            parkingLot.unpark();
        });
        car1.start();
        car2.start();
    }
}

对比表格

方法/特性	`wait()`/`notify()`	`BlockingQueue`	`LockSupport.park()`/`unpark()`
所属类	`Object`	`BlockingQueue`	`LockSupport`
阻塞条件	等待`notify()`	队列满/空	无许可/有许可
唤醒方式	`notify()`/`notifyAll()`	队列有空间/元素	`unpark()`
锁释放	是	否	是
许可管理	无	无	有