Java多线程--生产者与消费者问题

说明

Java中，线程之间的通信主要是由java.lang.Object类提供的wait、notify和notifyAll这3个方法来完成：

①对象的wait方法被调用后，线程进入对象的等待队列中，并释放对象锁，其它线程可以竞争使用此对象锁；sleep方法使得一个线程进入睡眠状态，但是线程所占有的资源并没有释放。

②当对象的notify方法被调用，该方法会从对象的等待队列中随机取出一个线程来唤醒；notifyAll是唤醒等待队列中所有线程，这些线程会与其它正在执行的线程共同竞争对象锁。

③wait、notify和notifyAll这3个方法只能出现在synchronized作用的范围内。当多个线程等待同一对象，而它们等待等待的条件不同时，应该使用notifyAll方法。notifyAll会导致性能下降，因为不必要的线程也会被唤醒。而notify唤醒的线程有可能不是所期望的线程。

生产者与消费者问题

这里，将使用某类资源（用类Goods表示）的线程称为消费者Consumer，产生同类资源的线程称为Producer。要想使得Consumer和Producer能够协同工作，则它们应该遵循如下规则：

(1)只要缓冲区buffer有空间，生产者Producer就可向其中存放资源；当缓冲区buffer已满时，则让生产者Producer等待，放弃自己已获取的对象锁，进入等待队列；

(2)只要缓冲区中有资源可用，消费者Consumer就可以从buffer中取出资源；当buffer为空时，则让Consumer等待，放弃自己已获取的对象锁，进入等待队列；

(3)Producer和Consumer不能同时读、写buffer。所以对buffer进行操作的方法increase(生产资源)和decrease(消费资源)均需要使用synchronized进行同步。

/**
 * Goods类，表示共享资源
 */
package com.hh.Producer.Consumer;

public class Goods {
	private final int SIZE = 5;
	private int buffer = 0;

	/**
	 * 共享资源增加
	 */
	public synchronized int increase() {
		if (buffer < SIZE) {
			++buffer;
			notify(); // 通知消费者可以消费
		} else {
			try {
				wait(); // 生成者线程等待，直到消费者线程发出notify通知
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		return buffer;
	}

	/**
	 * 共享资源减少
	 */
	public synchronized int decrease() {
		if (buffer > 0) {
			--buffer;
			notify(); // 通知生产者可以生产
		} else {
			try {
				wait(); // 消费者线程等待，直到生产者线程发出notify通知
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		return buffer;
	}

	public int getGoodsSize() {
		return SIZE;
	}

}

/**
 * Producer类，模拟生产者线程
 */
package com.hh.Producer.Consumer;

public class Producer implements Runnable {

	private Goods goods;

	public Producer(Goods goods) {
		this.goods = goods;
	}

	@Override
	public void run() {
		while (true) {
			int goodsCount = goods.increase();
			if (goodsCount != goods.getGoodsSize()) {
				System.out.println("生产者生产了一件商品，目前商品数：" + goodsCount);
			} else {
				System.out.println("商品已满，生产者等待");
			}
			try {
				Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

/**
 * Consumer类，模拟消费者
 */
package com.hh.Producer.Consumer;

public class Consumer implements Runnable {

	private Goods goods;

	public Consumer(Goods goods) {
		this.goods = goods;
	}

	@Override
	public void run() {
		while (true) {
			int goodsCount = goods.decrease();
			if (goodsCount != 0) {
				System.out.println("消费者消费了一件商品，目前商品数：" + goodsCount);
			} else {
				System.out.println("商品已空，消费者等待");
			}
			try {
				Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

}

/**
 * 测试生产者Producer与消费者Consumer线程之间的通信
 */
package com.hh.Producer.Consumer;

public class TestMain {
	
	public static void main(String[] args) {
		Goods goods = new Goods();
		Producer producer = new Producer(goods);
		Consumer consumer = new Consumer(goods);

		new Thread(producer).start();
		new Thread(consumer).start();
	}

}

注意：是在共享资源Goods类中进行wait和notify操作，并不是在Producer或者Consumer类中。

对于这样的问题，一定要自己动手写示例代码，这样才能较好的理解线程之间的通信问题。

Java多线程--生产者与消费者问题,古老的榕树,5-wow.com