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兩個(gè)線程一個(gè)生產(chǎn)者個(gè)一個(gè)消費(fèi)者

需求情景

• 兩個(gè)線程，一個(gè)負(fù)責(zé)生產(chǎn)，一個(gè)負(fù)責(zé)消費(fèi)，生產(chǎn)者生產(chǎn)一個(gè)，消費(fèi)者消費(fèi)一個(gè)

涉及問題

• 同步問題：如何保證同一資源被多個(gè)線程并發(fā)訪問時(shí)的完整性。常用的同步方法是采用標(biāo)記或加鎖機(jī)制

• wait() / nofity() 方法是基類Object的兩個(gè)方法，也就意味著所有Java類都會(huì)擁有這兩個(gè)方法，這樣，我們就可以為任何對(duì)象實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制。

• wait()方法：當(dāng)緩沖區(qū)已滿/空時(shí)，生產(chǎn)者/消費(fèi)者線程停止自己的執(zhí)行，放棄鎖，使自己處于等等狀態(tài)，讓其他線程執(zhí)行。

• notify()方法：當(dāng)生產(chǎn)者/消費(fèi)者向緩沖區(qū)放入/取出一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，向其他等待的線程發(fā)出可執(zhí)行的通知，同時(shí)放棄鎖，使自己處于等待狀態(tài)。

代碼實(shí)現(xiàn)（共三個(gè)類和一個(gè)main方法的測(cè)試類）

• Resource.java

/*** Created by yuandl on 2016-10-11./*** 資源*/ public class Resource {/*資源序號(hào)*/private int number = 0;/*資源標(biāo)記*/private boolean flag = false;/*** 生產(chǎn)資源*/public synchronized void create() {if (flag) {//先判斷標(biāo)記是否已經(jīng)生產(chǎn)了，如果已經(jīng)生產(chǎn)，等待消費(fèi)；try {wait();//讓生產(chǎn)線程等待} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}number++;//生產(chǎn)一個(gè)System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產(chǎn)者------------" + number);flag = true;//將資源標(biāo)記為已經(jīng)生產(chǎn)notify();//喚醒在等待操作資源的線程（隊(duì)列）}/*** 消費(fèi)資源*/public synchronized void destroy() {if (!flag) {try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消費(fèi)者****" + number);flag = false;notify();} }復(fù)制代碼

• Producer.java

/*** Created by yuandl on 2016-10-11.*/*** 生產(chǎn)者*/public class Producer implements Runnable {private Resource resource;public Producer(Resource resource) {this.resource = resource;}@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}resource.create();}} }復(fù)制代碼

• Consumer.java

/*** 消費(fèi)者*/ public class Consumer implements Runnable {private Resource resource;public Consumer(Resource resource) {this.resource = resource;}@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}resource.destroy();}} }復(fù)制代碼

• ProducerConsumerTest.java

/*** Created by yuandl on 2016-10-11.*/ public class ProducerConsumerTest {public static void main(String args[]) {Resource resource = new Resource();new Thread(new Producer(resource)).start();//生產(chǎn)者線程new Thread(new Consumer(resource)).start();//消費(fèi)者線程}}復(fù)制代碼

• 打印結(jié)果

Thread-0生產(chǎn)者------------1 Thread-1消費(fèi)者****1 Thread-0生產(chǎn)者------------2 Thread-1消費(fèi)者****2 Thread-0生產(chǎn)者------------3 Thread-1消費(fèi)者****3 Thread-0生產(chǎn)者------------4 Thread-1消費(fèi)者****4 Thread-0生產(chǎn)者------------5 Thread-1消費(fèi)者****5 Thread-0生產(chǎn)者------------6 Thread-1消費(fèi)者****6 Thread-0生產(chǎn)者------------7 Thread-1消費(fèi)者****7 Thread-0生產(chǎn)者------------8 Thread-1消費(fèi)者****8 Thread-0生產(chǎn)者------------9 Thread-1消費(fèi)者****9 Thread-0生產(chǎn)者------------10 Thread-1消費(fèi)者****10復(fù)制代碼

以上打印結(jié)果可以看出沒有任何問題

多個(gè)線程，多個(gè)生產(chǎn)者和多個(gè)消費(fèi)者的問題

需求情景

• 四個(gè)線程，兩個(gè)個(gè)負(fù)責(zé)生產(chǎn)，兩個(gè)個(gè)負(fù)責(zé)消費(fèi)，生產(chǎn)者生產(chǎn)一個(gè)，消費(fèi)者消費(fèi)一個(gè)

涉及問題

• notifyAll()方法：當(dāng)生產(chǎn)者/消費(fèi)者向緩沖區(qū)放入/取出一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，向其他等待的所有線程發(fā)出可執(zhí)行的通知，同時(shí)放棄鎖，使自己處于等待狀態(tài)。

再次測(cè)試代碼

• ProducerConsumerTest.java

/*** Created by yuandl on 2016-10-11.*/ public class ProducerConsumerTest {public static void main(String args[]) {Resource resource = new Resource();new Thread(new Consumer(resource)).start();//生產(chǎn)者線程new Thread(new Consumer(resource)).start();//生產(chǎn)者線程new Thread(new Producer(resource)).start();//消費(fèi)者線程new Thread(new Producer(resource)).start();//消費(fèi)者線程}}復(fù)制代碼

• 運(yùn)行結(jié)果

Thread-0生產(chǎn)者------------100 Thread-3消費(fèi)者****100 Thread-0生產(chǎn)者------------101 Thread-3消費(fèi)者****101 Thread-2消費(fèi)者****101 Thread-1生產(chǎn)者------------102 Thread-3消費(fèi)者****102 Thread-0生產(chǎn)者------------103 Thread-2消費(fèi)者****103 Thread-1生產(chǎn)者------------104 Thread-3消費(fèi)者****104 Thread-1生產(chǎn)者------------105 Thread-0生產(chǎn)者------------106 Thread-2消費(fèi)者****106 Thread-1生產(chǎn)者------------107 Thread-3消費(fèi)者****107 Thread-0生產(chǎn)者------------108 Thread-2消費(fèi)者****108 Thread-0生產(chǎn)者------------109 Thread-2消費(fèi)者****109 Thread-1生產(chǎn)者------------110 Thread-3消費(fèi)者****110復(fù)制代碼

• 通過以上打印結(jié)果發(fā)現(xiàn)問題
  • 101生產(chǎn)了一次，消費(fèi)了兩次
  • 105生產(chǎn)了，而沒有消費(fèi)

• 原因分析

  • 當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)操作生產(chǎn)者生產(chǎn)或者消費(fèi)者消費(fèi)時(shí)，如果有生產(chǎn)者或者的兩個(gè)線程都wait()時(shí)，再次notify(),由于其中一個(gè)線程已經(jīng)改變了標(biāo)記而另外一個(gè)線程再次往下直接執(zhí)行的時(shí)候沒有判斷標(biāo)記而導(dǎo)致的。
  • if判斷標(biāo)記，只有一次，會(huì)導(dǎo)致不該運(yùn)行的線程運(yùn)行了。出現(xiàn)了數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的情況。
• 解決方案
  • while判斷標(biāo)記，解決了線程獲取執(zhí)行權(quán)后，是否要運(yùn)行！也就是每次wait()后再notify()時(shí)先再次判斷標(biāo)記

代碼改進(jìn)（Resource中的if->while）

• Resource.java

/*** Created by yuandl on 2016-10-11./*** 資源*/ public class Resource {/*資源序號(hào)*/private int number = 0;/*資源標(biāo)記*/private boolean flag = false;/*** 生產(chǎn)資源*/public synchronized void create() {while (flag) {//先判斷標(biāo)記是否已經(jīng)生產(chǎn)了，如果已經(jīng)生產(chǎn)，等待消費(fèi)；try {wait();//讓生產(chǎn)線程等待} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}number++;//生產(chǎn)一個(gè)System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產(chǎn)者------------" + number);flag = true;//將資源標(biāo)記為已經(jīng)生產(chǎn)notify();//喚醒在等待操作資源的線程（隊(duì)列）}/*** 消費(fèi)資源*/public synchronized void destroy() {while (!flag) {try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消費(fèi)者****" + number);flag = false;notify();} }復(fù)制代碼

運(yùn)行結(jié)果

• 再次發(fā)現(xiàn)問題

  • 打印到某個(gè)值比如生產(chǎn)完74，程序運(yùn)行卡死了，好像鎖死了一樣。

• 原因分析

  • notify:只能喚醒一個(gè)線程，如果本方喚醒了本方，沒有意義。而且while判斷標(biāo)記+notify會(huì)導(dǎo)致"死鎖"。

• 解決方案

  • notifyAll解決了本方線程一定會(huì)喚醒對(duì)方線程的問題。

最后代碼改進(jìn)（Resource中的notify()->notifyAll()）

• Resource.java

/*** Created by yuandl on 2016-10-11./*** 資源*/ public class Resource {/*資源序號(hào)*/private int number = 0;/*資源標(biāo)記*/private boolean flag = false;/*** 生產(chǎn)資源*/public synchronized void create() {while (flag) {//先判斷標(biāo)記是否已經(jīng)生產(chǎn)了，如果已經(jīng)生產(chǎn)，等待消費(fèi)；try {wait();//讓生產(chǎn)線程等待} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}number++;//生產(chǎn)一個(gè)System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產(chǎn)者------------" + number);flag = true;//將資源標(biāo)記為已經(jīng)生產(chǎn)notifyAll();//喚醒在等待操作資源的線程（隊(duì)列）}/*** 消費(fèi)資源*/public synchronized void destroy() {while (!flag) {try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消費(fèi)者****" + number);flag = false;notifyAll();} }復(fù)制代碼

• 運(yùn)行結(jié)果

Thread-0生產(chǎn)者------------412 Thread-2消費(fèi)者****412 Thread-0生產(chǎn)者------------413 Thread-3消費(fèi)者****413 Thread-1生產(chǎn)者------------414 Thread-2消費(fèi)者****414 Thread-1生產(chǎn)者------------415 Thread-2消費(fèi)者****415 Thread-0生產(chǎn)者------------416 Thread-3消費(fèi)者****416 Thread-1生產(chǎn)者------------417 Thread-3消費(fèi)者****417 Thread-0生產(chǎn)者------------418 Thread-2消費(fèi)者****418 Thread-0生產(chǎn)者------------419 Thread-3消費(fèi)者****419 Thread-1生產(chǎn)者------------420 Thread-2消費(fèi)者****420復(fù)制代碼

以上就大功告成了，沒有任何問題

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java多线程之并发协作生产者消费者设计模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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