多线程经典问题：生产者-消费者

最新推荐文章于 2022-02-17 17:35:16 发布

原创最新推荐文章于 2022-02-17 17:35:16 发布 · 299 阅读

2 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java #后端 #多线程

Java学习专栏收录该内容

2 篇文章

订阅专栏

本文介绍了Java中使用多线程解决生产者-消费者问题的实现方式。通过一个经典的例子，展示了如何利用线程同步机制（如wait()和notifyAll()）确保线程安全，并实现线程间的通信。生产者在产品达到最大库存时会被阻塞，消费者在商品不足时也会等待，从而达到协调生产与消费的目的。

生产者-消费者模型

最新接触多线程内容，解决了困惑我许久的线程锁以及线程通信问题，在此以经典的生产者-消费者为典例在此记录。

问题描述

生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。

问题分析

线程数？生产者线程，消费者线程
共享数据？店员（或产品数量）
如何解决线程的安全问题？同步机制,有三种方法
是否涉及线程的通信？是

代码实现

共享数据-店员（产品数量）

/**
 * 店员：共享资源-产品件数
 */
class Clerk {

    private int num = 0;

    public int getNum() {
        return num;
    }

    public void setNum(int num) {
        this.num = num;
    }
}

线程-生产者

/**
 * 生产者
 */
class Producer implements Runnable {
    private final Clerk clerk;

    public Producer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {

            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            produceProduct();
        }
    }

    /**
     * 生产商品
     */
    private void produceProduct() {
        synchronized (clerk) {
            if (clerk.getNum() < 20) {
                clerk.setNum(clerk.getNum() + 1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始生产了" + clerk.getNum() + "件商品");
                clerk.notifyAll();
            } else {//超过数量，停止生产
                try {
                    clerk.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

线程-消费者

/**
 * 消费者
 */
class Consumer implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            consumeProduct();
        }
    }

    /**
     * 消费商品
     */
    private void consumeProduct() {
        synchronized (clerk) {
            if (clerk.getNum() > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费了第" + clerk.getNum() + "件商品");
                clerk.setNum(clerk.getNum() - 1);
                clerk.notify();
            } else {//商品不足，停止消费
                try {
                    clerk.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

代码测试

/**
 * 线程通信：生产者-消费者
 * 生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，
 * 店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员
 * 会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品
 * 了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
 *
 * @author yanjq
 */
public class ProducerConsumerTest {
    public static void main(String[] args) {
        //店员对象，并充当锁
        Clerk clerk = new Clerk();

        Producer producer = new Producer(clerk);
        Consumer consumer1 = new Consumer(clerk);
        Consumer consumer2 = new Consumer(clerk);

        Thread producerThread = new Thread(producer);
        Thread consumerThread1 = new Thread(consumer1);
        Thread consumerThread2 = new Thread(consumer2);

        producerThread.setName("生产者①");
        consumerThread1.setName("消费者①");
        consumerThread2.setName("消费者②");


        producerThread.start();
        consumerThread1.start();
        consumerThread2.start();
    }
}