Java线程通信-生产者消费者问题

Posted 2020-10-19 清风拂来

线程通信示例——生产者消费者问题

这类问题描述了一种情况,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,消费者将仓库中的产品取走消费.假设仓库中没有产品,则生产者可以将 产品放入仓库,有产品,则停止生产并等待,直到仓库中的产品被消费这取走为止. 如果仓库中放油产品,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. 显然,这是一个同步问题,生产者和消费这共享同一资源, 并且生产者和消费这之间彼此依赖,互为条件向前推进.Java提供了3个方法解决了线程间的通信问题,分别是wait() notify() 和 notifyAll()
* (1)调用wait()方法: 使调用该方法的线程释放共享资源的锁,然后从运行状态退出, 进入等待队列,直到被再次唤醒
* (2)调用notify()方法: 唤醒等待队列中第一个等待同一共享资源的线程,并使该线程退出等待,进入就绪状态
* (3)调用notifyAll()方法: 使所有正在等待队列中同一共享资源的线程从等待状态退出,此时优先级最高的那个线程最先执行

  1 package com.iotek.productconsumerdemo;
  2 
  3 import java.util.LinkedList;
  4 
  5 public class ProductorConsumerDemo {
  6 
  7     /**
  8      * 线程通信-wait() notify() notifyAll() 
  9      * 在现实应用中，很多时候需要让那个多个线程按照i定的次序来访问共享资源，例如经典的生产者消费者问题：
 10      * 这类问题描述了这样一种情况，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
 11      * 将仓库中的产品取走消费，如果仓库中没有产品，在生产者可以将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到
 12      * 仓库中的产品被消费这取完为止，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，
 13      * 直到仓库中再次放入产品为止
 14      * @param args
 15      * 
 16      */
 17     public static void main(String[] args) {
 18         Basket basket = new Basket();
 19         Productor productor = new Productor(basket);//创建生产者对象
 20         Consumer consumer = new Consumer(basket);//创建消费者对象
 21         productor.start();  //生产者启动生产
 22         consumer.start();   //消费者开始消费
 23     }
 24 
 25 }
 26 
 27 class Consumer extends Thread {
 28     private Basket basket = null;
 29 
 30     public Consumer(Basket basket) {
 31         this.basket = basket;
 32     }
 33     @Override
 34     public void run() {
 35         basket.popApple();  //消费者从篮子里取苹果
 36     }
 37 }
 38 
 39 class Productor extends Thread {
 40     private Basket basket = null;
 41 
 42     public Productor(Basket basket) {
 43         this.basket = basket;
 44     }
 45 
 46     @Override
 47     public void run() {
 48         basket.pushApple(); // 生产者向篮子里放苹果
 49     }
 50 }
 51 
 52 // 篮子类，用来存放苹果(需要一个容器来存放，频繁存取，用LinkedList)，或者取苹果
 53 class Basket {
 54     private LinkedList<Apple> basket = new LinkedList<Apple>();
 55 
 56     // 放四轮苹果
 57     public synchronized void pushApple() {
 58         // synchronized 加锁，放苹果的时候不能取苹果
 59         for (int i = 0; i < 20; i++) {
 60             Apple apple = new Apple(i);
 61             push(apple);
 62         }
 63     }
 64 
 65     // 取4轮苹果
 66     public synchronized void popApple() {
 67         for (int i = 0; i < 20; i++) {
 68             pop();
 69         }
 70     }
 71 
 72     // 向篮子里面放苹果 这个方法不对外使用，因此设置为private私有的
 73     /* public */private void push(Apple apple) {
 74         // 如果篮子里已经有5个苹果了，就等待并通知消费者来消费
 75         if (basket.size() == 5) {
 76             try {
 77                 wait();// 等待，并释放当前对象的锁
 78                 /* 注意！！！调用wait()方法进入等待的线程，必须要通过其他线程调用notify()或notifyAll()方法来唤醒 */
 79             } catch (InterruptedException e) {
 80                 e.printStackTrace();
 81             }
 82         }
 83         // 如果没满5个苹果，那么就继续放苹果
 84         try {
 85             Thread.sleep(500);// 每隔500ms放一个苹果
 86             // sleep()使当前线程每隔设定的休眠时间后，就自动启动线程
 87         } catch (InterruptedException e) {
 88             e.printStackTrace();
 89         }
 90         basket.addFirst(apple);// 存放苹果
 91         System.out.println("存放:" + apple.toString());
 92         notify();// 通知消费者来消费
 93     }
 94 
 95     // 从篮子中取苹果
 96     /* public */private void pop() {
 97         // 当篮子中苹果数为0 的时候就等待并通知生产者来生产
 98         if (basket.size() == 0) {
 99             try {
100                 wait();
101             } catch (InterruptedException e) {
102                 e.printStackTrace();
103             }
104         }
105         // 如果篮子中苹果不为0，那么就消费，每隔一定间隔，消费一个苹果
106         try {
107             Thread.sleep(500);
108         } catch (InterruptedException e) {
109             e.printStackTrace();
110         }
111         Apple apple = basket.removeFirst();// 取出一个苹果
112         System.out.println("吃掉：" + apple.toString());
113         notify(); // 通知生产者来生产
114 
115     }
116 }
117 
118 // 苹果类
119 class Apple {
120     private int id;
121 
122     public Apple(int id) {
123         this.id = id;
124     }
125 
126     @Override
127     public String toString() {
128         return "苹果:" + (id + 1);
129     }
130 }