Java生产者与消费者

线程协作

• 这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且二者相互依赖互为条件。

  • 对于生产者，没有生产产品前要通知消费者等待，生产了产品之后，需要马上通知消费者消费。

  • 对于消费者，在消费之后要通知生产者已经完成消费，需要生产者供应新的消费品。

  • 在生产者消费者问题中仅有 synchronized 是不够的

    • synchronized 可阻止并发更新同一个共享资源，实现同步。

    • synchronized 不能用来实现不同线程之间的通信

• Java提供了如下几个方法解决线程之间的通信问题

方法名	作用
wait()	表示线程一直等待，直到其他线程通知，不同于sleep的是它会释放锁
wait(long timeout)	指定等待的毫秒数
notify()	唤醒一个处于等待状态的线程
notifyAll()	唤醒同一个对象上所有调用 wait() 方法的线程，优先级别高的线程优先调度

• 注意：以上均为 Object 类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常IllegalMonitorStateException。

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• 并发协作模型“生产者/消费者”模式 → 管程法

  • 生产者：负责生产数据的模块（可能是方法、对象、线程、进程）

  • 消费者：负责处理数据的模块（可能是方法、对象、线程、进程）

  • 缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“缓冲区”。

  • 生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区里拿出数据。

• 并发写作模型“生产者/消费者”模式 → 信号灯法

管程法

package com.kuang.pipe;
//管程法测试生产者消费者问题：利用缓冲区
//需要生产者、消费者、产品、缓冲区四个部分
public class TestPC{
    public static void main(String[] args){
        SynContainer container = new SynContainer();
        
        new Productor(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}
//生产者
class Productor extends Thread{
    SynContainer container;
    
    public Productor(SynContainer container){
        this.container = container
    }
    
    //生产
    @Override
    public void run(){
        for (int i=0; i<100; i++){
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了" + i + "只鸡");
        }
    }
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer container;
    
    public Consumer(SynContainer container){
        this.container = container
    }
    //消费
    @Override
    public void run(){
        for (int i=0; i<100; i++){
            System.out.println("消费了" + container.pop().id +"只鸡");
        }
    }
}
//产品
class Chicken{
    private int id; //产品编号
    
    public Chicken(int id){
        this.id = id;
    }
}
//缓冲区
class SynContainer{
    //需要一个容器大小
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //容器计数器
    int count = 0;
    //生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken){
        //如果容器满了就需要等待消费者消费
        if (count == chickens.length){
            //通知消费者消费，生产者等待。
            try {
                this.wait();
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有满，我们需要放入产品。
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        
        //可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();
    }
    
    //消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
        //判断能否消费
        if (count == 0){
            //生产者生产，消费者等待。
            try {
                this.wait();
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //消费完了通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

• 注意：判断count == 10 或 0 的判断能否生产和消费的句子，最好不要用 if 而是该用 while ，否则出现多个消费者的时候会脏判断；原因是：if 语句中唤醒的线程不会再次进行判断条件，但是 while 会重新判断条件。