Java线程:并发协作-生产者消费者模型

简介:
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。
 
/** 
* Java线程:并发协作-生产者消费者模型 

* @author leizhimin 2009-11-4 14:54:36 
*/
 
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 

Process finished with exit code 0 
 
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。
 
我喜欢简单的例子。
 


本文转自 leizhimin 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/lavasoft/221932,如需转载请自行联系原作者
相关文章
|
8月前
|
设计模式 缓存 安全
【JUC】(6)带你了解共享模型之 享元和不可变 模型并初步带你了解并发工具 线程池Pool,文章内还有饥饿问题、设计模式之工作线程的解决于实现
JUC专栏第六篇,本文带你了解两个共享模型:享元和不可变 模型,并初步带你了解并发工具 线程池Pool,文章中还有解决饥饿问题、设计模式之工作线程的实现
559 2
|
8月前
|
JSON 网络协议 安全
【Java】(10)进程与线程的关系、Tread类;讲解基本线程安全、网络编程内容;JSON序列化与反序列化
几乎所有的操作系统都支持进程的概念,进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位一般而言,进程包含如下三个特征。独立性动态性并发性。
418 1
|
8月前
|
JSON 网络协议 安全
【Java基础】(1)进程与线程的关系、Tread类;讲解基本线程安全、网络编程内容;JSON序列化与反序列化
几乎所有的操作系统都支持进程的概念,进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位一般而言,进程包含如下三个特征。独立性动态性并发性。
389 1
|
9月前
|
数据采集 存储 弹性计算
高并发Java爬虫的瓶颈分析与动态线程优化方案
高并发Java爬虫的瓶颈分析与动态线程优化方案
Java 数据库 Spring
424 0
|
9月前
|
算法 Java
Java多线程编程:实现线程间数据共享机制
以上就是Java中几种主要处理多线程序列化资源以及协调各自独立运行但需相互配合以完成任务threads 的技术手段与策略。正确应用上述技术将大大增强你程序稳定性与效率同时也降低bug出现率因此深刻理解每项技术背后理论至关重要.
595 16
|
10月前
|
缓存 并行计算 安全
关于Java多线程详解
本文深入讲解Java多线程编程,涵盖基础概念、线程创建与管理、同步机制、并发工具类、线程池、线程安全集合、实战案例及常见问题解决方案,助你掌握高性能并发编程技巧,应对多线程开发中的挑战。
|
10月前
|
数据采集 存储 前端开发
Java爬虫性能优化:多线程抓取JSP动态数据实践
Java爬虫性能优化:多线程抓取JSP动态数据实践
|
11月前
|
Java API 调度
从阻塞到畅通:Java虚拟线程开启并发新纪元
从阻塞到畅通:Java虚拟线程开启并发新纪元
515 83
|
11月前
|
安全 算法 Java
Java 多线程:线程安全与同步控制的深度解析
本文介绍了 Java 多线程开发的关键技术,涵盖线程的创建与启动、线程安全问题及其解决方案,包括 synchronized 关键字、原子类和线程间通信机制。通过示例代码讲解了多线程编程中的常见问题与优化方法,帮助开发者提升程序性能与稳定性。
459 0