生产者消费者问题的Java多线程实现

一、生产者消费者问题描述：
有一群生产者进程在生产产品，并将这些产品提供给消费者进程去消费。为使生产者进程与消费者进程能并发执行，在两者之间设置了一个具有n个缓冲区的缓冲池，生产者进程将其所生产的产品放入一个缓冲区中；消费者进程可从一个缓冲区取走产品去消费。

二、程序分析
生产者进程和消费者进程需要实现同步和线程通信：
生产者生产产品，放入缓冲池中，消费者从缓冲池中取走产品，生产者和消费者互相独立；
缓冲池满时，生产者不能生产产品；缓冲池空时，消费者不能消费产品；

三、代码分析：
需要4个类，队列（queue）、生产者、消费者、Main（）
队列：用字符串数组模拟缓冲池，队列需要入队、出队、判断是否为空、是否为满；
入队、出队实现同步；
设置两个指针，分别指示空和满；

四、同步锁 Lock：
Lock lock=new ReentratLock();
* lock.lock();//上锁
* lock.unlock();//解锁
Condition c=lock.newCondition();
* c.await();主动等待
* c.signal();唤醒其他一个
* c.signalAll();唤醒所有

五、代码：
队列：

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


public class queue {
	
	private String[] data=new String[10];
	private int front=0,tail=0;//front:头，消费时-1，tail：尾，生产时+1
	
	Lock lk=new ReentrantLock();
	Condition notEmpty=lk.newCondition();//满
	Condition notFull=lk.newCondition();//空
	
	public boolean enQueue(String s) throws InterruptedException{//入队
		lk.lock();
		if(isFull()){
			System.out.println("queue is full");
			notFull.await();
		} 
		data[tail]=s;
		tail=(tail+1)%data.length;
		notEmpty.signal();
		lk.unlock();//唤醒出队
		return true;		
	}
	public String outQueue() throws InterruptedException{//出队
		lk.lock();
		if(isEmpty()){
			System.out.println("queue is empty");
			notEmpty.await();
		}
		String s=data[front];
		front=(front+1)%data.length;
		notFull.signal();//唤醒入队
		lk.unlock();
		return s;
	}
	public boolean isEmpty(){
		return front==tail;
	}
	public boolean isFull(){
		return (tail+1)%data.length==front;
	
	}

}

Producer:

public class Productr implements Runnable{
	private queue q;
	private int pid;
	
	Productr(queue q,int pid){
		this.q=q;
		this.pid=pid;
	}
	@Override
	public void run() {
		int tid=0;
		int id=0;
		while(true){
			try {
				Thread.sleep(1000);
				id=pid*100+tid;//id=生产者编号*1000+线程编号
				q.enQueue(id+"");
				System.out.println("producer "+"created "+id);
				tid++;
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
				break;
			}
			
		}
		
	}
}

消费者：

public class Consumer implements Runnable{

	private queue q;
	private int cid;

	Consumer(queue q,int cid){
		this.q=q;
		this.cid=cid;
	}
	
	public void run() {
		while(true){
			int t=(int)(Math.random()*1000);
			try {
				Thread.sleep(t);
				String s=q.outQueue();
				System.out.println("Consumer "+cid+" eat "+s);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
				break;
			}
		}		
	}
}

Main：

public class Main {

	public static void main(String[] args) {
		queue queue=new queue();
		for(int i=0;i<10;i++){
			Productr p=new Productr(queue,i);
			Thread t=new Thread(p);
			t.start();
		}
		for(int i=0;i<10;i++){
			Consumer c=new Consumer(queue,i);
			Thread t=new Thread(c);
			t.start();
		}
	}
}