Java开发面试题：如何保证同一资源被多个线程并发访问时的完整性?
常用的同步方法是采用信号或加锁机制，确保资源在任意时刻至多被一个线程访问。Java语言在多线程编程上实现了完全对象化，提供了对同步机制的良好支持。
在Java中一共有四种方法支持同步，其中前三个是同步方法，一个是管道方法。管道方法不建议使用，阻塞队列方法在问题4已有描述，现只提供前两种实现方法。
- wait()/notify()方法
- await()/signal()方法
- BlockingQueue阻塞队列方法
- PipedInputStream/PipedOutputStream
一、生产者类：
```
public class Producer extends Thread { // 每次生产的产品数量
private int num;
// 所在放置的仓库
private Storage storage;
// 构造函数，设置仓库
public Producer(Storage storage) {
this.storage = storage;
}
// 线程run函数
public void run() {
produce(num);
}
// 调用仓库Storage的生产函数
public void produce(int num) {
storage.produce(num);
}
public int getNum() {
return num;
}
public void setNum(int num) {
this.num = num;
}
public Storage getStorage() {
return storage;
}
public void setStorage(Storage storage) {
this.storage = storage;
}
}
```
二、消费者类：
```
public class Consumer extends Thread { // 每次消费的产品数量
private int num;
// 所在放置的仓库
private Storage storage;
// 构造函数，设置仓库
public Consumer(Storage storage) {
this.storage = storage;
}
// 线程run函数
public void run() {
consume(num);
}
// 调用仓库Storage的生产函数
public void consume(int num) {
storage.consume(num);
}
// get/set方法
public int getNum() {
return num;
}
public void setNum(int num) {
this.num = num;
}
public Storage getStorage() {
return storage;
}
public void setStorage(Storage storage) {
this.storage = storage;
}
}
```
仓库类：(wait()/notify()方法)
```
public class Storage { // 仓库最大存储量
private final int MAX_SIZE = 100;
// 仓库存储的载体
private LinkedList list = new LinkedList();
// 生产num个产品
public void produce(int num) {
// 同步代码段
synchronized (list) {
// 如果仓库剩余容量不足
while (list.size() + num > MAX_SIZE) {
System.out.print("【要生产的产品数量】:" + num);
System.out.println(" 【库存量】:" + list.size() + " 暂时不能执行生产任务!");
try {
list.wait();// 由于条件不满足，生产阻塞
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 生产条件满足情况下，生产num个产品
for (int i = 1; i <= num; ++i) {
list.add(new Object());
}
System.out.print("【已经生产产品数】:" + num);
System.out.println(" 【现仓储量为】:" + list.size());
list.notifyAll();
}
}
// 消费num个产品
public void consume(int num) {
// 同步代码段
synchronized (list) {
// 如果仓库存储量不足
while (list.size() < num) {
System.out.print("【要消费的产品数量】:" + num);
System.out.println(" 【库存量】:" + list.size() + " 暂时不能执行生产任务!");
try {
// 由于条件不满足，消费阻塞
list.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 消费条件满足情况下，消费num个产品
for (int i = 1; i <= num; ++i) {
list.remove();
}
System.out.print("【已经消费产品数】:" + num);
System.out.println(" 【现仓储)量为】:" + list.size());
list.notifyAll();
}
}
// get/set方法
public LinkedList getList() {
return list;
}
public void setList(LinkedList list) {
this.list = list;
}
public int getMAX_SIZE() {
return MAX_SIZE;
}
}
```
仓库类：(await()/signal()方法)
```
public class Storage { // 仓库最大存储量
// 仓库最大存储量
private final int MAX_SIZE = 100;
// 仓库存储的载体
private LinkedList list = new LinkedList();
// 锁
private final Lock lock = new ReentrantLock();
// 仓库满的条件变量
private final Condition full = lock.newCondition();
// 仓库空的条件变量
private final Condition empty = lock.newCondition();
// 生产num个产品
public void produce(int num) {
// 获得锁
lock.lock();
// 如果仓库剩余容量不足
while (list.size() + num > MAX_SIZE) {
System.out.print("【要生产的产品数量】:" + num);
System.out.println(" 【库存量】:" + list.size() + " 暂时不能执行生产任务!");
try {
// 由于条件不满足，生产阻塞
full.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 生产条件满足情况下，生产num个产品
for (int i = 1; i <= num; ++i) {
list.add(new Object());
}
System.out.print("【已经生产产品数】:" + num);
System.out.println(" 【现仓储量为】:" + list.size());
// 唤醒其他所有线程
full.signalAll();
empty.signalAll();
// 释放锁
lock.unlock();
}
// 消费num个产品
public void consume(int num) {
// 获得锁
lock.lock();
// 如果仓库存储量不足
while (list.size() < num) {
System.out.print("【要消费的产品数量】:" + num);
System.out.println(" 【库存量】:" + list.size() + " 暂时不能执行生产任务!");
try {
// 由于条件不满足，消费阻塞
empty.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 消费条件满足情况下，消费num个产品
for (int i = 1; i <= num; ++i) {
list.remove();
}
System.out.print("【已经消费产品数】:" + num);
System.out.println(" 【现仓储)量为】:" + list.size());
// 唤醒其他所有线程
full.signalAll();
empty.signalAll();
// 释放锁
lock.unlock();
}
// set/get方法
public int getMAX_SIZE() {
return MAX_SIZE;
}
public LinkedList getList() {
return list;
}
public void setList(LinkedList list) {
this.list = list;
}
}
