java中生产者消费者问题和代码案例

java中生产者消费者问题和代码案例

目录应用场景分析解决方法管程法信号灯法总结

应用场景

假设仓库中只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库，消费者将仓库中产品取走消费

如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止

如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止

分析

这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件。

对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费

对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费

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，实现了同步

synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

java提供了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，与sleep不同，wait()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：均是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

解决方法

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，消费者从缓冲区拿出数据

代码案例

//使用缓冲区解决生产者消费者模型

public class TestPC {

public static void main(String[] args) {

SynContainer container = new SynContainer();

new Producer(container).start();

new Consumer(container).start();

}

}

​

class Producer extends Thread{

SynContainer synContainer;

public Producer(SynContainer synContainer){

this.synContainer = synContainer;

}

// 生产

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i < 100; i++) {

synContainer.push(new Chicken(i));

System.out.println("生产了"+i+"只鸡");

}

}

}

​

class Consumer extends Thread{

SynContainer synContainer;

public Consumer(SynContainer synContainer){

this.synContainer = synContainer;

}

// 消费

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i < 100; i++) {

System.out.println("消费了-->"+synContainer.pop().id+"只鸡");

}

}

}

​

//产品

class Chicken{

int id;

public Chicken(int id) {

this.id = id;

}

}

​

//缓冲区

class SynContainer{

Chicken[] chickens = new Chicken[10];

int count = 0;

//生产者放入产品

public synchronized void push(Chicken chicken){

//如果容器满了就要等到消费者消费

if (count==chickens.length){

try {

this.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

//通知消费者消费，自身进入等待

}

//没有满的话则生产

chickens[count] = chicken;

count++;

//通知消费者消费

this.notifyAll();

}

​

//生产者消费产品

public synchronized Chicken pop(){

if (count==0){

//等待生产者生产

try {

this.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

count--;

Chicken chicken = chickens[count];

//消费了，可以通知生产者继续生产

this.notifyAll();

return chicken;

}

}

信号灯法

通过标志位 true 或者 false 来进行判断

代码案例

//信号灯法测试生产者消费者模型 即标志位

public class TestPC2 {

public static void main(String[] args) {

TV tv = new TV();

new Player(tv).start();

new Audiance(tv).start();

}

​

}

​

//生产者-->演员

class Player extends Thread {

TV tv;

public Player(TV tv){

this.tv = tv;

}

​

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i < 20; i++) {

if (i%2==0){

this.tv.play("天天向上");

}else {

this.tv.play("抖音广告");

}

}

}

}

​

//消费者-->观众

class Audiance extends Thread{

TV tv;

public Audiance(TV tv){

this.tv = tv;

}

​

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i < 20; i++) {

tv.watch();

}

}

}

​

//产品-->节目

class TV{

//演员表演 观众等待 T

//观众观看 演员等待 F

String show;//表演的节目

boolean flag = true;

​

//表演

public synchronized void play(String show){

if (!flag){

try {

this.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

System.out.println("演员表演了："+show);

//通知观众

this.notifyAll();

this.show = show;

this.flag = !this.flag;

}

​

//观看

public synchronized void watch(){

if (flag){

try {

this.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

System.out.println("观看了"+show);

//通知演员表演

this.notifyAll();

this.flag = !this.flag;

}

}

总结

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