用于基于时钟的仿真的 Java 多线程

Question

我想做的是使用线程来模拟基于时钟的硬件系统。在下面你可以看到我已经尝试过但没有效果的内容:

while (true)
{
    Thread.sleep(0L, 1L);
    synchronized (thread)
    {
        thread.notifyAll();
    }
}

在等待时钟的线程中执行以下操作:

// Do something before waiting.
System.out.println("Taking a nap!");
// And then wait for the clock.
synchronized (thread)
{
    tick.wait();
}

我遇到的问题是，当我使用Thread.sleep(long, long)方法时，我必须确保任何通知的Thread在等待下一个tick之前运行。并且 Thread.sleep(long, long) 方法太慢，或者调用 Thread 的 hibernate 时间太长，即使是一纳秒也会导致系统卡顿。

我已经尝试过类似于下面显示的方法来解决 Thread.sleep(long, long) 方法，但这有时会导致时钟随机滴答，而没有任何 Thread 对此使用react:

while (cpu.getThread().getState() != Thread.State.WAITING && ppu.getThread().getState() != Thread.State.WAITING);

回到最初的问题，有什么办法可以以任何方式改进上面显示的代码吗？我可以在不使用任何 Thread 的情况下解决该问题吗？

Answer 1

这是一个单生产者多消费者问题。我们需要一种机制来保存所有线程的执行状态。因此，如果要使用对象 wait/notifyAll:

生产者线程:

// map to contain all the consumer threads, true to indicate it's waiting
Map<Thread, Boolean> map = new HashMap<Thread, Boolean>();
while (true)
{
    synchronized (tick)
    {
        if (allValuesInMapAreTrue(map)) {
            for (Thread thread : map.keySet()) {
                map.put(thread, false);
            }
            tick.notifyAll();
        }
    }
}

消费者线程:

@Override
public void run()
{
    while (true)
    {
        doSomething();
        waitForTick();
    }
}

public void waitForTick()
{
    synchronized (tick)
    {
        try {
            Thread curr = Thread.currentThread();
            map.put(curr, true);
            tick.wait();
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

更好了。查看Java中的条件: https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/locks/Condition.html