由生产者/消费者问题看JAVA多线程

生产者消费者问题是研究多线程程序时绕不开的问题，它的描述是有一块生产者和消费者共享的有界缓冲区，生产者往缓冲区放入产品，消费者从缓冲区取走产品，这个过程可以无休止的执行，不能因缓冲区满生产者放不进产品而终止，也不能因缓冲区空消费者无产品可取而终止。

　　解决生产者消费者问题的方法有两种，一种是采用某种机制保持生产者和消费者之间的同步，一种是在生产者和消费者之间建立一个管道。前一种有较高的效率并且可控制性较好，比较常用，后一种由于管道缓冲区不易控制及被传输数据对象不易封装等原因，比较少用。

　　同步问题的核心在于，CPU是按时间片轮询的方式执行程序，我们无法知道某一个线程是否被执行、是否被抢占、是否结束等，因此生产者完全可能当缓冲区已满的时候还在放入产品，消费者也完全可能当缓冲区为空时还在取出产品。

　　现在同步问题的解决方法一般是采用信号或者加锁机制，即生产者线程当缓冲区已满时放弃自己的执行权，进入等待状态，并通知消费者线程执行。消费者线程当缓冲区已空时放弃自己的执行权，进入等待状态，并通知生产者线程执行。这样一来就保持了线程的同步，并避免了线程间互相等待而进入死锁状态。

　　JAVA语言提供了独立于平台的线程机制，保持了”write once, run anywhere”的特色。同时也提供了对同步机制的良好支持。

　　在JAVA中，一共有四种方法支持同步，其中三个是同步方法，一个是管道方法。

　　1. 方法wait()/notify()

　　2. 方法await()/signal()

　　3. 阻塞队列方法BlockingQueue

　　4. 管道方法PipedInputStream/PipedOutputStream

　　下面我们看各个方法的实现：

　　1. 方法wait()/notify()

　　wait()和notify()是根类Object的两个方法，也就意味着所有的JAVA类都会具有这个两个方法，为什么会被这样设计呢？我们可以认为所有的对象默认都具有一个锁，虽然我们看不到，也没有办法直接操作，但它是存在的。

　　wait()方法表示：当缓冲区已满或空时，生产者或消费者线程停止自己的执行，放弃锁，使自己处于等待状态，让另一个线程开始执行；

　　notify()方法表示：当生产者或消费者对缓冲区放入或取出一个产品时，向另一个线程发出可执行通知，同时放弃锁，使自己处于等待状态。

　　下面是一个例子代码：

　　import java.util.LinkedList;

　　public class Sycn1{

　　private LinkedList<Object> myList =new LinkedList<Object>();

　　private int MAX = 10;

　　public Sycn1(){

　　}

　　public void start(){

　　new Producer().start();

　　new Consumer().start();

　　}

　　public static void main(String[] args) throws Exception{

　　Sycn1 s1 = new Sycn1();

　　s1.start();

　　}

　　class Producer extends Thread{

　　public void run(){

　　while(true){

　　synchronized(myList){

　　try{

　　while(myList.size() == MAX){

　　System.out.println("warning: it's full!");

　　myList.wait();

　　}

　　Object o = new Object();

　　if(myList.add(o)){

　　System.out.println("Producer: " + o);

　　myList.notify();

　　}

　　}catch(InterruptedException ie){

　　System.out.println("producer is interrupted!");

　　}

　　}

　　}

　　}

　　}

　　class Consumer extends Thread{

　　public void run(){

　　while(true){

　　synchronized(myList){

　　try{

　　while(myList.size() == 0){

　　System.out.println("warning: it's empty!");

　　myList.wait();

　　}

　　Object o = myList.removeLast();

　　System.out.println("Consumer: " + o);

　　myList.notify();

　　}catch(InterruptedException ie){

　　System.out.println("consumer is interrupted!");

　　}

　　}

　　}

　　}

　　}

　　}

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