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  • 生产/消费者问题

    生产/消费者问题是个非常典型的多线程问题,涉及到的对象包括“生产者”、“消费者”、“仓库”和“产品”。他们之间的关系如下:

    ① 生产者仅仅在仓储未满时候生产,仓满则停止生产。

    ② 消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费,仓空则等待。

    ③ 当消费者发现仓库没产品可消费时候会通知生产者生产。

    ④ 生产者在生产出可消费产品时候,应该通知等待的消费者去消费。

    用wait/notify/notifyAll实现和用Lock的Condition实现。

    用wait/notify/notifyAll 实现生产者消费者模型:

    方法一:用五个类来实现,分别为Produce(实现生产过程), Consumer(实现消费过程), ProduceThread(实现生产者线程),ConsumeThread(实现消费者线程),Main等。需要注意的是有两个地方。

    ① 用while判断当前list是否为空;

    ② 调用的是object的notifyAll()方法而不是notify()方法。

    方法二:用四个类实现,分别为MyService(实现生产和消费过程用synchronized关键字实现同步),ProduceThread(实现生产者线程),ConsumeThread(实现消费者线程),Main。需要注意的也是方法一中的两个地方while和notifyAll()。

    用Lock和Condition实现。共有四个类,分别是分别为MyService(实现生产和消费过程,用lock实现线程间同步),ProduceThread(实现生产者线程),ConsumeThread(实现消费者线程),Main。需要注意的也是方法一中的两个地方while和signalAll()。

    方法一:


     
    1. package ProduceConsumer;  
    2.   
    3. import java.util.ArrayList;  
    4.   
    5. public class Produce {  
    6.       
    7.     public Object object;  
    8.     public ArrayList<Integer> list;//用list存放生产之后的数据,最大容量为1  
    9.               
    10.     public Produce(Object object,ArrayList<Integer> list ){  
    11.         this.object = object;  
    12.         this.list = list;  
    13.     }  
    14.       
    15.     public void produce() {  
    16.           
    17.         synchronized (object) {  
    18.             /*只有list为空时才会去进行生产操作*/  
    19.             try {  
    20.             while(!list.isEmpty()){  
    21.                     System.out.println("生产者"+Thread.currentThread().getName()+" waiting");  
    22.                     object.wait();  
    23.                 }   
    24.             int value = 9999;  
    25.             list.add(value);  
    26.             System.out.println("生产者"+Thread.currentThread().getName()+" Runnable");  
    27.             object.notifyAll();//然后去唤醒因object调用wait方法处于阻塞状态的线程  
    28.         }catch (InterruptedException e) {  
    29.                 e.printStackTrace();  
    30.             }  
    31.         }  
    32.     }  
    33.   
    34. }  

     
    1. package ProduceConsumer;  
    2.   
    3. import java.util.ArrayList;  
    4.   
    5. public class Consumer {  
    6.       
    7.     public Object object;  
    8.     public ArrayList<Integer> list;//用list存放生产之后的数据,最大容量为1  
    9.               
    10.     public Consumer(Object object,ArrayList<Integer> list ){  
    11.         this.object = object;  
    12.         this.list = list;  
    13.     }  
    14.       
    15.     public void consmer() {  
    16.           
    17.         synchronized (object) {  
    18.             try {  
    19.                 /*只有list不为空时才会去进行消费操作*/  
    20.                 while(list.isEmpty()){  
    21.                     System.out.println("消费者"+Thread.currentThread().getName()+" waiting");  
    22.                     object.wait();  
    23.                 }   
    24.             list.clear();  
    25.             System.out.println("消费者"+Thread.currentThread().getName()+" Runnable");  
    26.             object.notifyAll();//然后去唤醒因object调用wait方法处于阻塞状态的线程  
    27.               
    28.         }catch (InterruptedException e) {  
    29.             e.printStackTrace();  
    30.         }  
    31.     }  
    32.     }  
    33.       
    34. }  

     
    1. package ProduceConsumer;  
    2.   
    3. public class ProduceThread extends Thread {  
    4.     private Produce p;  
    5.     public ProduceThread(Produce p){  
    6.         this.p = p;  
    7.     }  
    8.     @Override  
    9.     public void run() {  
    10.         while (true) {  
    11.             p.produce();  
    12.         }  
    13.     }  
    14. }  

    1. package ProduceConsumer;  
    2.   
    3. public class ConsumeThread extends Thread {  
    4.     private Consumer c;  
    5.     public ConsumeThread(Consumer c){  
    6.         this.c = c;  
    7.     }  
    8.     @Override  
    9.     public void run() {  
    10.         while (true) {  
    11.             c.consmer();  
    12.         }  
    13.     }  
    14. }  

     
    1. package ProduceConsumer;  
    2.   
    3. import java.util.ArrayList;  
    4.   
    5. public class Main {  
    6.     public static void main(String[] args) {  
    7.         Object object = new Object();  
    8.         ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  
    9.       
    10.         Produce p = new Produce(object, list);  
    11.         Consumer c = new Consumer(object, list);  
    12.           
    13.         ProduceThread[] pt = new ProduceThread[2];  
    14.         ConsumeThread[] ct = new ConsumeThread[2];  
    15.           
    16.         for(int i=0;i<2;i++){  
    17.             pt[i] = new ProduceThread(p);  
    18.             pt[i].setName("生产者 "+(i+1));  
    19.             ct[i] = new ConsumeThread(c);  
    20.             ct[i].setName("消费者"+(i+1));  
    21.             pt[i].start();  
    22.             ct[i].start();  
    23.         }  
    24.     }  
    25. }  


    方法二:


     
    1. package ProduceConsumer2;  
    2.   
    3. import java.util.ArrayList;  
    4.   
    5. public class MyService {  
    6.       
    7.     public ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();//用list存放生产之后的数据,最大容量为1  
    8.     synchronized public void produce() {  
    9.               
    10.         try {  
    11.             /*只有list为空时才会去进行生产操作*/  
    12.             while(!list.isEmpty()){  
    13.                     System.out.println("生产者"+Thread.currentThread().getName()+" waiting");  
    14.                     this.wait();  
    15.                 }   
    16.             int value = 9999;  
    17.             list.add(value);  
    18.             System.out.println("生产者"+Thread.currentThread().getName()+" Runnable");  
    19.             this.notifyAll();//然后去唤醒因object调用wait方法处于阻塞状态的线程  
    20.         }catch (InterruptedException e) {  
    21.                 e.printStackTrace();  
    22.             }  
    23.     }  
    24.       
    25.     synchronized public void consmer() {  
    26.         try {     
    27.             /*只有list不为空时才会去进行消费操作*/  
    28.             while(list.isEmpty()){  
    29.                     System.out.println("消费者"+Thread.currentThread().getName()+" waiting");  
    30.                     this.wait();  
    31.             }  
    32.             list.clear();  
    33.             System.out.println("消费者"+Thread.currentThread().getName()+" Runnable");  
    34.             this.notifyAll();//然后去唤醒因object调用wait方法处于阻塞状态的线程  
    35.         } catch (InterruptedException e) {  
    36.             e.printStackTrace();  
    37.         }  
    38.     }  
    39.       
    40. }  

     
    1. package ProduceConsumer2;  
    2.   
    3. public class ProduceThread extends Thread {  
    4.     private MyService p;  
    5.     public ProduceThread(MyService p){  
    6.         this.p = p;  
    7.     }  
    8.     @Override  
    9.     public void run() {  
    10.         while (true) {  
    11.             p.produce();  
    12.         }  
    13.     }  
    14. }  

     
    1. package ProduceConsumer2;  
    2.   
    3. public class ConsumeThread extends Thread {  
    4.     private MyService c;  
    5.     public ConsumeThread(MyService c){  
    6.         this.c = c;  
    7.     }  
    8.     @Override  
    9.     public void run() {  
    10.         while (true) {  
    11.             c.consmer();  
    12.         }  
    13.     }  
    14. }  

    用Lock和Condition实现


     
    1. package ConditionProduceConsumer;  
    2.   
    3. import java.util.concurrent.locks.Condition;  
    4. import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
    5.   
    6. public class MyService {  
    7.       
    8.     private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  
    9.     private Condition condition = lock.newCondition();  
    10.     private boolean hasValue = false;  
    11.       
    12.       
    13.      public void produce() {  
    14.         lock.lock();  
    15.         try {  
    16.             /*只有list为空时才会去进行生产操作*/  
    17.             while(hasValue == true){  
    18.                 System.out.println("生产者"+Thread.currentThread().getName()+" waiting");  
    19.                 condition.await();  
    20.             }  
    21.             hasValue = true;  
    22.             System.out.println("生产者"+Thread.currentThread().getName()+" Runnable");  
    23.             condition.signalAll();//然后去唤醒因object调用wait方法处于阻塞状态的线程  
    24.         } catch (InterruptedException e) {  
    25.             e.printStackTrace();  
    26.         }finally{  
    27.             lock.unlock();  
    28.         }  
    29.               
    30.     }  
    31.       
    32.      public void consmer() {  
    33.         lock.lock();  
    34.         try {  
    35.             /*只有list为空时才会去进行生产操作*/  
    36.             while(hasValue == false){  
    37.                 System.out.println("消费者"+Thread.currentThread().getName()+" waiting");  
    38.                 condition.await();  
    39.             }  
    40.             hasValue = false;  
    41.             System.out.println("消费者"+Thread.currentThread().getName()+" Runnable");  
    42.             condition.signalAll();//然后去唤醒因object调用wait方法处于阻塞状态的线程  
    43.         } catch (InterruptedException e) {  
    44.             e.printStackTrace();  
    45.         }finally{  
    46.             lock.unlock();  
    47.         }  
    48.       
    49.     }  
    50. }  

     
    1. package ConditionProduceConsumer;  
    2.   
    3. public class ProduceThread extends Thread {  
    4.     private MyService p;  
    5.     public ProduceThread(MyService p){  
    6.         this.p = p;  
    7.     }  
    8.     @Override  
    9.     public void run() {  
    10.         while (true) {  
    11.             p.produce();  
    12.         }  
    13.     }  
    14. }  

     
    1. package ConditionProduceConsumer;  
    2.   
    3. public class ConsumeThread extends Thread {  
    4.     private MyService c;  
    5.     public ConsumeThread(MyService c){  
    6.         this.c = c;  
    7.     }  
    8.     @Override  
    9.     public void run() {  
    10.         while (true) {  
    11.             c.consmer();  
    12.         }  
    13.     }  
    14. }  

     
      1. package ConditionProduceConsumer;  
      2.   
      3.   
      4. public class Main {  
      5.     public static void main(String[] args) {  
      6.   
      7.         MyService service = new MyService();  
      8.           
      9.         ProduceThread[] pt = new ProduceThread[2];  
      10.         ConsumeThread[] ct = new ConsumeThread[2];  
      11.           
      12.         for(int i=0;i<1;i++){  
      13.             pt[i] = new ProduceThread(service);  
      14.             pt[i].setName("Condition 生产者 "+(i+1));  
      15.             ct[i] = new ConsumeThread(service);  
      16.             ct[i].setName("Condition 消费者"+(i+1));  
      17.             pt[i].start();  
      18.             ct[i].start();  
      19.         }  
      20.     }  
      21. }  
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