Java线程十四：并发协做-生产者消费者模型

Java线程：并发协做-生产者消费者模型

 

对于多线程程序来讲，无论任何编程语言，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同样，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：

一、生产者仅仅在仓储未满时候生产，仓满则中止生产。

二、消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费，仓空则等待。

三、当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。

四、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。这是很是重要的。

 

 
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(); 
                } 
} 

 
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; 
                } 

                 
                public  synchronized  void  produce( int  neednum) { 
                                //测试是否须要生产 
                                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(); 
                                                } 
                                } 
                                //知足生产条件，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全部线程 
                                notifyAll(); 
                } 

                 
                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(); 
                                                } 
                                } 
                                //知足消费条件，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全部线程 
                                notifyAll(); 
                } 
} 

 
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); 
                } 
} 

 
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知足生产或者消费条件的时候，调用对象的wait方法，wait方法的做用是释放当前线程的所得到的锁，并调用对象的notifyAll() 方法，通知（唤醒）该对象上其余等待线程，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做执行。

notifyAll() 方法，起到的是一个通知做用，不释放锁，也不获取锁。只是告诉该对象上等待的线程“能够竞争执行了，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，若是消费者消费的仓储量达不到知足，而又没有生产者，则程序会一直处于等待状态，这固然是不对的。实际上能够将此例进行修改，修改成，根据消费驱动生产，同时生产兼顾仓库，若是仓不满就生产，并对每次最大消费量作个限制，这样就不存在此问题了，固然这样的例子更复杂，更难以说明这样一个简单模型。