经典算法:生产者与消费者(JAVA实现)

基于Java实现生产者与消费者算法模拟 生产者和消费者的个数都为 3,此时将轮流抢占,由于周期未成大于 1 的整数比例关系,所以依然是生产与消费轮流进行,每次当消费者完成 take 操作之后都将快速输出对应的当前队列 item,并将其加入到当前对象的 sum 中去,传回 sum 参数和对应的 id 参数,将每次更新的结果都输出到 Excel 表格中,然后使用 python 处理数据,由于随机设置了结束的时间和次数,所以数据点的个数也与上一次测试不尽相同,得出折线图如图 7-4 所示。当消费者消费数据很慢时,生产者就会阻塞很长的时间。 阅读详情
该程序可以直接运行,希望对大家了解java线程和生产者与消费者算法有所帮助。

public class ProducterAndConsumer
{
//也可以定义多个生产者和消费者
//但得用notifyAll()
    public static void main(String[] args) 
    {
    SynStack ss = new SynStack();
Producter pro = new Producter(ss);
Thread proth = new Thread(pro);
Consumer con = new Consumer(ss);
Thread conth = new Thread(con);

proth.start();
conth.start();
}
}

//定义一个面包对象
class Bread
{
private int id = 0;

public int getId()
{
return id;
}
Bread(){}
Bread(int id)
{
this.id = id;
}
}

//定义一个栈用来放面包
class SynStack
{
private static int nowIndex = -1;
public static final int  MAXLENGTH = 10;
private static Bread[] breads = new Bread[MAXLENGTH];


public synchronized void push(Bread bread)
{
//在这里不能用if,因为可能会捕获InterruptedException异常,如果用if的话执行完
                 //e.printStackTrace()后会直接执行this.notify();breads[nowIndex] = bread;nowIndex++;
//但是应该继续判断,所以得用while
while(nowIndex > (MAXLENGTH - 2))
{                              
try
{
this.wait();
}
catch(InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
this.notify();
nowIndex++;
breads[nowIndex] = bread;
}

public synchronized Bread take()
{
while(nowIndex < 0)
{                              
try
{
this.wait();
}
catch(InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
this.notify();
Bread bread = breads[nowIndex];
nowIndex--;
return bread;
}


public static int getNowIndex() {
return nowIndex;
}


public static void setNowIndex(int nowIndex) {
SynStack.nowIndex = nowIndex;
}
}


class Producter implements Runnable
{
private SynStack ss = null;
private int time = 0;
public Producter(SynStack ss)
{
this.ss = ss;
}

public void run()
{
synchronized (ss)
{
while (true)
{
Bread bread = new Bread(time);
ss.push(bread);
System.out.println("生产了面包" + time + "放在篮子的" + ss.getNowIndex());
time++;
}
}
}
}


class Consumer implements Runnable
{
private SynStack ss = null;

public Consumer(SynStack ss)
{
this.ss = ss;
}

public void run()
{
synchronized (ss)
{
while (true)
{
Bread bread = ss.take();
System.out.println("消费了面包" + bread.getId() + "放在篮子的"
+ (ss.getNowIndex() + 1));
}
}
}
}


生产者消费者问题算法的实现 《生产者与消费者问题算法实现》 设计思想 因为有多个缓冲区,所以生产者线程没有必要在生成新的数据之前等待最后一个数据被消费者线程处理完毕。同样,消费者线程并不一定每次只能处理一个数据。在多缓冲区机制下,线程之间不必互相等待形成死锁,因而提高了效率。   多个缓冲区就好像使用一条传送带替代托架,传送带上一次可以放多个产品。生产者在缓冲区尾加入数据,而消费者则在缓冲区头读取数据。当缓冲区满的时候,缓冲区就上锁并等待消费者线程读取数据;每一个生产或消费动作使得传送带向前移动一个单位,因而,消费者线程读取数据的顺序和数据产生顺序是相同的。 可以引入一个count计数器来表示已经被使用的缓冲区数量。用hNotEmptyEvent 和hNotFullEvent 来同步生产者和消费者线程。每当生产者线程发现缓冲区满( count=BufferSize ),它就等待hNotEmptyEvent 事件。同样,当消费者线程发现缓冲区空,它就开始等待hNotEmptyEvent。生产者线程写入一个新的数据之后,就立刻发出hNotEmptyEvent 来唤醒正在等待的消费者线程;消费者线程在读取一个数据之后,就发出hNotFullEvent 来唤醒正在等待的生产者线程。 程序的设计思想大致为:设置一while循环,pi生产者访问临界区,得到权限访问缓冲区,如果缓冲区满的,则等待,直到缓冲区非满;访问互斥锁,当得到互斥锁且缓冲区非满时,跳出while循环,开始产生新数据,并把数据存放于Buffer缓冲区中,当数据存放结束则结束临界区;接着唤醒消费者线程;ci消费者访问临界区,得到权限访问缓冲区,如果缓冲区为空,没有可以处理的数据,则释放互斥锁且等待,直到缓冲区非空;当等到缓冲区非空时,跳出while循环;消费者获得数据,并根据所获得的数据按类别消费(当消费者获得的数据为大写字母时,则把大写字母转换成小写字母,并显示;当消费者获得的数据为小写字母时,则把小写字母转换成大写字母,并显示;当消费者获得的数据为字符0、1、2、……8、9时,把这些字符直接显示到屏幕;当消费者获得的数据为符号(+、-、*、\……)时,把这些符号打印成7行7列的菱形);处理完数据后,结束临界区;接着唤醒生产者线程。 立即下载

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