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Java多线程(九)—–并发协作-生产者消费者模型

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。

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

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。

本文出自 “熔 岩” 博客,请务必保留此出处http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/221932

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