多线程操作实例——生产者与消费者

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了多线程操作实例——生产者与消费者相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

面对多线程学习生产者与消费者是最基本的实例

对于java后端开发的人员必须要掌握,还有考研考试计算机操作系统的同鞋。

下面是三个实例对于生产者与消费者的的例子,层层递进,逐步解决问题。

问题:生产者——设置信息名字name,和内容content

        消费者——负责取出设置的信息。

一、基本实现

由于线程的不确定性可能出现以下问题:

(1)消费者取出的信息不匹配,即不是由同一个生产者设置的信息

(2)生产者生产了多个信息,消费者才开始取出信息,或消费者取出的重复的信息。

上面的问题下面会逐一解决,下面先看出现问题的程序:

package li.xin.hua.ch9;
/*线程生产者与向消费者最基本实现,问题有:
 * 1、数据不匹配
 * 2、数据重复取出已经取过的数据*/
class Info{
    private String name;
    private String content;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
};
class Producer implements Runnable{
    private Info info=null;
    public Producer(Info info){
        this.info=info;
    }
    public void run(){
        boolean flag=false;
        for(int i=0;i<10;++i)
        {
          if(flag){
              this.info.setName("胡歌");
              try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
              this.info.setContent("林殊");
              flag=false;
          }else{
              this.info.setName("刘涛");
              try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
              this.info.setContent("郡主");
              flag=true;
          }
        }
    }
};
class Consumer implements Runnable{
    private Info info=null;
    public Consumer(Info info){
        this.info=info;
    }
    public void run(){
        for(int i=0;i<10;i++)
        {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    System.out.println(this.info.getName()+"---饰演--->"+this.info.getContent());
        }
    }
};
public class Producer_Comsumer01 {
public static void main(String[] args) {
  Info info=new Info();
  Producer pro=new Producer(info);
  Consumer con=new Consumer(info);
  new Thread(pro).start();
  new Thread(con).start();
  
}
}

运行结果如下图:

发现胡歌不仅饰演林殊,还饰演郡主,哈哈哈哈哈哈!

问题是线程生产的信息取出时是不匹配的,解决方法使用同步机制——synchronized

二、加入同步机制

将设置名称与内容定义在一个同步方法中,代码如下:

package li.xin.hua.ch9;
/*线程生产者与向消费者最基本实现
 * 1、数据不匹配通过同步机制已经解决
 * 2、重复取数据问题还是有*/
class Info02{
    private String name;
    private String content;
    public synchronized void get() {
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this.name+"---饰演--->"+this.content);
    }
    
    public synchronized void set(String name,String content) {
        this.name=name;
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.content = content;
    }
};
class Producer02 implements Runnable{
    private Info02 info=null;
    public Producer02(Info02 info){
        this.info=info;
    }
    public void run(){
        boolean flag=false;
        for(int i=0;i<10;++i)
        {
          if(flag){
              this.info.set("胡歌","林殊");
              
              flag=false;
          }else{
              this.info.set("刘涛","郡主");
              
              flag=true;
          }
        }
    }
};
class Consumer02 implements Runnable{
    private Info02 info=null;
    public Consumer02(Info02 info){
        this.info=info;
    }
    public void run(){
        for(int i=0;i<10;i++)
        {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            this.info.get();
        }
    }
};
public class Producer_Comsumer02 {
public static void main(String[] args) {
  Info02 info=new Info02();
  Producer02 pro=new Producer02(info);
  Consumer02 con=new Consumer02(info);
  new Thread(pro).start();
  new Thread(con).start();
  
}
}

运行结果如下图:

胡歌与刘涛饰演的角色没有匹配错误,但信息反复取出,需要Object类中的方法来解决。

三、加入等待唤醒机制

Object类中wait()、notify()方法,扩充点知识:wai()方法会释放线程的对象的锁,而sleep()方法不会。

设置一个标志位flag,

当flag为true时:

     可以进行生产,但不能取出数据,若此时消费者线程恰巧抢到CPU资源,想要执行消费者程序,

    必须将消费者线程等待wait()。生产者生产完成后要修改标示位(表示可以消费者可以取出信息了),和唤醒notify()被等待的线程。

当flag为false时:

    消费者可以取出信息,但生产者不能生产信息,若此时生产者线程恰巧抢到CPU资源,想要执行生产者程序,

    必须将生产者线程等待wait()。消费者完成取出信息后要修改标示位(表示可以生产者可以生产信息了),和唤醒notify()被等待的线程。

 

package li.xin.hua.ch9;
/*线程生产者与向消费者最基本实现
 * 1、数据不匹配通过同步机制已经解决
 * 2、重复取数据问题通过等待唤醒机制已经解决
 * 当flag为true时允许生产者生产,若此时消费者进入则要等待
 * 当flag为false时允许消费者取出信息,若此时生产者进入则要等待*/
class Info03{
    private String name;
    private String content;
    private boolean flag=true; /* 设置标示位:true是生产的时间,false是消费的时间。
                                                                             第一次先生产*/
    public synchronized void set(String name,String content) {
        if(!flag) /*现在不是生产的时间,线程要等待,唤醒后才能生产。*/
        {
            try {
                super.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
        this.name=name;
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.content = content;
        flag=false;
        super.notify();
    }
    
    public synchronized void get() {
        if(flag) /*消费者*/
        {
            try {
                super.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
            
        System.out.println(this.name+"---饰演--->"+this.content);
        flag=true;
        super.notify();
    }
};
class Producer03 implements Runnable{
    private Info03 info=null;
    public Producer03(Info03 info){
        this.info=info;
    }
    public void run(){
        boolean flag=false;
        for(int i=0;i<10;++i)
        {
          if(flag){
              this.info.set("胡歌","林殊");
              
              flag=false;
          }else{
              this.info.set("刘涛","郡主");
              
              flag=true;
          }
        }
    }
};
class Consumer03 implements Runnable{
    private Info03 info=null;
    public Consumer03(Info03 info){
        this.info=info;
    }
    public void run(){
        for(int i=0;i<10;i++)
        {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            this.info.get();
        }
    }
};
public class Producer_Comsumer03 {
public static void main(String[] args) {
  Info03 info=new Info03();
  Producer03 pro=new Producer03(info);
  Consumer03 con=new Consumer03(info);
  new Thread(pro).start();
  new Thread(con).start();
  
}
}

运行结果如下图:

胡歌与刘涛交替出现,并且角色匹配正确。

以上是关于多线程操作实例——生产者与消费者的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

多线程--简单生产者与消费者(Lock锁)

多线程生产消费模式简单实例

Java多线程与并发——生产者与消费者应用案例

多线程简单实例生产者和消费者

Linux多线程编程

多线程--信号量