Java线程:并发协作-生产者消费者模型

    技术2025-01-09  53

    对于多线程程序来说,不管任何编程语言,生产者和消费者模型都是最经典的。就像学习每一门编程语言一样,Hello World!都是最经典的例子。   实际上,准确说应该是“生产者-消费者-仓储”模型,离开了仓储,生产者消费者模型就显得没有说服力了。 对于此模型,应该明确一下几点: 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、当消费者发现仓储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。   此模型将要结合java.lang.Object的wait与notify、notifyAll方法来实现以上的需求。这是非常重要的。   /** * Java线程:并发协作-生产者消费者模型 * * @author leizhimin 2009-11-4 14:54:36 */ public class Test {          public static void main(String[] args) {                 Godown godown = new Godown(30);                 Consumer c1 = new Consumer(50, godown);                 Consumer c2 = new Consumer(20, godown);                 Consumer c3 = new Consumer(30, godown);                 Producer p1 = new Producer(10, godown);                 Producer p2 = new Producer(10, godown);                 Producer p3 = new Producer(10, godown);                 Producer p4 = new Producer(10, godown);                 Producer p5 = new Producer(10, godown);                 Producer p6 = new Producer(10, godown);                 Producer p7 = new Producer(80, godown);                 c1.start();                 c2.start();                 c3.start();                 p1.start();                 p2.start();                 p3.start();                 p4.start();                 p5.start();                 p6.start();                 p7.start();         } } /** * 仓库 */ class Godown {          public static final int max_size = 100; //最大库存量          public int curnum;     //当前库存量         Godown() {         }         Godown( int curnum) {                  this.curnum = curnum;         }          /**          * 生产指定数量的产品          *          * @param neednum          */          public synchronized void produce( int neednum) {                  //测试是否需要生产                  while (neednum + curnum > max_size) {                         System.out.println( "要生产的产品数量" + neednum + "超过剩余库存量" + (max_size - curnum) + ",暂时不能执行生产任务!");                          try {                                  //当前的生产线程等待                                 wait();                         } catch (InterruptedException e) {                                 e.printStackTrace();                         }                 }                  //满足生产条件,则进行生产,这里简单的更改当前库存量                 curnum += neednum;                 System.out.println( "已经生产了" + neednum + "个产品,现仓储量为" + curnum);                  //唤醒在此对象监视器上等待的所有线程                 notifyAll();         }          /**          * 消费指定数量的产品          *          * @param neednum          */          public synchronized void consume( int neednum) {                  //测试是否可消费                  while (curnum < neednum) {                          try {                                  //当前的生产线程等待                                 wait();                         } catch (InterruptedException e) {                                 e.printStackTrace();                         }                 }                  //满足消费条件,则进行消费,这里简单的更改当前库存量                 curnum -= neednum;                 System.out.println( "已经消费了" + neednum + "个产品,现仓储量为" + curnum);                  //唤醒在此对象监视器上等待的所有线程                 notifyAll();         } } /** * 生产者 */ class Producer extends Thread {          private int neednum;                 //生产产品的数量          private Godown godown;             //仓库         Producer( int neednum, Godown godown) {                  this.neednum = neednum;                  this.godown = godown;         }          public void run() {                  //生产指定数量的产品                 godown.produce(neednum);         } } /** * 消费者 */ class Consumer extends Thread {          private int neednum;                 //生产产品的数量          private Godown godown;             //仓库         Consumer( int neednum, Godown godown) {                  this.neednum = neednum;                  this.godown = godown;         }          public void run() {                  //消费指定数量的产品                 godown.consume(neednum);         } }   已经生产了10个产品,现仓储量为40 已经生产了10个产品,现仓储量为50 已经消费了50个产品,现仓储量为0 已经生产了80个产品,现仓储量为80 已经消费了30个产品,现仓储量为50 已经生产了10个产品,现仓储量为60 已经消费了20个产品,现仓储量为40 已经生产了10个产品,现仓储量为50 已经生产了10个产品,现仓储量为60 已经生产了10个产品,现仓储量为70 Process finished with exit code 0   说明: 对于本例,要说明的是当发现不能满足生产或者消费条件的时候,调用对象的wait方法,wait方法的作用是释放当前线程的所获得的锁,并调用对象的notifyAll() 方法,通知(唤醒)该对象上其他等待线程,使得其继续执行。这样,整个生产者、消费者线程得以正确的协作执行。 notifyAll() 方法,起到的是一个通知作用,不释放锁,也不获取锁。只是告诉该对象上等待的线程“可以竞争执行了,都醒来去执行吧”。   本例仅仅是生产者消费者模型中最简单的一种表示,本例中,如果消费者消费的仓储量达不到满足,而又没有生产者,则程序会一直处于等待状态,这当然是不对的。实际上可以将此例进行修改,修改为,根据消费驱动生产,同时生产兼顾仓库,如果仓不满就生产,并对每次最大消费量做个限制,这样就不存在此问题了,当然这样的例子更复杂,更难以说明这样一个简单模型。
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