Java9并发编程之生产者-消费者模式-优快云博客

本文深入探讨了Java9并发编程中的生产者-消费者问题解决方案，利用synchronized关键字与wait(), notify()方法实现线程间的同步。通过具体实例，详细介绍了如何在EventStorage类中使用这些技术来控制生产者与消费者线程对共享资源的访问。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Java 9并发编程指南目录

同步程序中使用状态

准备工作
实现过程
扩展学习
更多关注

区里取出数据。

因为缓存区是共享的数据结构，就必须使用一种同步机制来控制访问，例如synchronized关键字，但是在这个问题中有更多的限制。如果缓存区已满，生产者将无法保存数据，同时如果缓存区已空，消费者也无法取走数据。

为了应对这些情况，Java提供了在Object类中实现的wait()、notify()、和notifyAll()方法。线程能够在synchronized代码块中调用wait()方法，如果它在synchronized代码块之外调用wait()方法的话，Java虚拟机抛出IllegalMonitorStateException异常。当线程调用wait()方法时，Java虚拟机让线程休眠，释放控制正在执行的synchronized代码块的对象，允许其它线程来执行剩下的被这个对象保护的sychronized代码块。想要唤醒线程，必须在被相同对象保护的代码块中调用notify()或者notifyAll()方法。

在本节中，学习如何使用synchronized关键字和wait()、notify()\notifyAll()方法来实现生产者-消费者问题。

准备工作

本范例通过Eclipse开发工具实现。如果使用诸如NetBeans的开发工具，打开并创建一个新的Java项目。

实现过程

通过如下步骤完成范例：

创建名为EventStorage的类，定义两个变量，分别是整型的maxSize和List类型的storage：
```
public class EventStorage {
	
	private int maxSize;
	private Queue<Date> storage;
```

实现类的构造函数，初始化类变量：

	public EventStorage() {
		maxSize = 10;
		storage = new LinkedList<>();
	}

实现synchronized方法set()，存储一个事件到变量storage中。首先，判断变量是否为空，如果不为空，就调用wait()方法，直到storatge有空间。在方法结尾，调用notify()方法唤醒所有在wait()方法中休眠的线程。在本范例中，忽略InterruptedException异常。但在真正的实现过程中，必须要考虑如何处理异常，可以将应用中的异常重新抛出或者转移成其它类型的异常：
```
	public synchronized void set(){
		while (storage.size() == maxSize){
			try {
				wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		storage.offer(new Date());
		System.out.printf("Set: %d\n", storage.size());
		notify();
	}
```
实现synchronized方法get()，因为存储目的获得一个事件。首先，判断变量是否包含事件。如果没有事件，调用wait()直到变量中保存了一些事件。在方法结尾，调用notify()方法唤醒所有在wait()方法中休眠的线程。在本范例中，忽略InterruptedException异常。但在真正的实现过程中，必须要考虑如何处理异常，可以将应用中的异常重新抛出或者转移成其它类型的异常：
```
	public synchronized void get(){
		while(storage.size() == 0){
			try {
				wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		String element = storage.poll().toString();
		System.out.printf("Get: %d: %s\n",storage.size(), element);
		notify();
	}
```
创建名为Producer的类并且指定其实现Runnable接口，此类将实现范例中的生产者：
```
public class Producer implements Runnable{
```

定义一个EventStore对象，实现类的构造函数，并初始化对象：

	private EventStorage storage;
	
	public Producer(EventStorage storage) {
		this.storage = storage;
	}

实现run()方法，调用EventStorage对象中的set()方法100次：

	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 100 ; i++){
			storage.set();
		}
	}

创建名为Consumer的类并且指定其实现Runnable接口，此类将实现范例中的消费者：
```
public class Consumer implements Runnable{
```

定义一个EventStore对象，实现类的构造函数，并初始化对象：

	private EventStorage storage;
	
	public Consumer(EventStorage storage){
		this.storage = storage;
	}

实现run()方法，调用EventStorage对象中的get()方法100次：

	@Override
	public void run() {
		for(int i = 0 ; i < 100 ; i ++){
			storage.get();
		}
	}

创建本范例中的主类，实现一个包含main()方法的Main类：

public class Main {
	public static void main(String[] args) {

创建EventStore对象：

		EventStorage storage = new EventStorage();

创建Producer对象以及运行此对象的线程：

		Producer producer = new Producer(storage);
		Thread thread1 = new Thread(producer);

创建Consumer对象以及运行此对象的线程：

		Consumer consumer = new Consumer(storage);
		Thread thread2 = new Thread(consumer);

启动两个线程：
```
		thread2.start();
		thread1.start();
```

###工作原理

本范例中的关键点是EventStorage类中的set()和get()方法。首先，set()方法检查存储属性中是否有空闲空间。如果空间已满，线程将调用wait()方法等待空闲空间。当其它线程调用notify()方法时，此线程重新启动并且再次检查是否有空闲空间。notify()方法并不保证符合状态。这个检查过程重复进行直到存储变量中有空闲空间，并且可以生成一个新的事件来存储。

get()方法性质相似。首先，检查存储属性中是否有事件。如果EventStorage类为空，线程调用wait()方法等待事件。当其它线程调用notify()方法时，此线程重新启动并且再次检查存储属性中是否有事件，直到非空为止。