生产者和消费者问题

        生产者和消费者线程之间的关系是涉及条件的线程交互的一个经典例子.生产者线程产生数据项,将来会被消费者消费,每个生产出来的数据项会存储在一个共享的变量中.

        假设线程以不同的速度前行,生产者可能在消费者取得就数据项处理之前生产了一个新的数据项并且将其记录到共享变量中.当然,消费者也可能在新的数据项生产出来之前就获取共享变量中的内容.

        为了克服这些问题,生产者线程必许一直等待,直到它被通知之前生产的数据项已经被消费,并且消费者线程可必须一直等待,直到自己被通知新的数据项已经被生产出来了.下面例子展示了如何通过wait()和notify()方法完成这项任务.

package thread.chapter03;

public class PCfirst {
    public static void main(String[] args) {
        Shared s = new Shared();
        new Producer(s).start();
        new Consumer(s).start();
    }
}

class Shared{
    private char c;
    private volatile boolean writeable = true;

    synchronized void setSharedChar(char c) {
        while (!writeable)
            try {
                wait();
            }
            catch(InterruptedException ie){

            }
            this.c = c;
            writeable = false;
            notify();
    }

    synchronized char getSharedChar() {
        while (writeable)
            try {
                wait();
            }
            catch (InterruptedException e) {
            }
            writeable = true;
            notify();
            return c;
        }
}

class Producer extends Thread {
    private final Shared s;

    Producer(Shared s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (char ch = 'A'; ch <= 'F'; ch++) {
            synchronized (s) {
                s.setSharedChar(ch);
                System.out.println(ch + " 出生");
            }
        }
    }
}

class Consumer extends Thread {
    private final Shared s;

    Consumer(Shared s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        char ch;
        do {
            synchronized (s) {
                ch = s.getSharedChar();
                System.out.println(ch + " 死亡");
            }
        }
        while (ch != 'F');
    }
}

运行结果如下:

        这个应用程序创建了一个共享对象,并且两条线程各自获取了该对象的一份拷贝.生产者调用这个对象的setSharedChar()方法以保存A到F大写的英文字母;消费者则调用该对象的getSharedChar()方法来获取每个字母.

        writeable实例变量跟踪了两个条件,生产者等待消费者消费一个数据项和消费者等待生产者生产一个新的数据项.它帮助协调生产者和消费者的执行.


以上就是通过wait()和notify()实现的生产者和消费者问题.

生产者消费者问题是一种经典的同步问题,通常应用于操作系统中。该问题描述了生产者消费者共享一个有限大小的缓冲区,生产者将数据放入缓冲区,消费者从缓冲区中取出数据。生产者消费者必须同步,以避免生产者试图向已满的缓冲区中添加数据,或消费者试图从空缓冲区中取出数据。 生产者消费者问题可以使用信号量或管程等同步机制来解决。其中,信号量是一种简单的同步机制,可以用于控制并发访问共享资源。在生产者消费者问题中,可以使用两个信号量来控制缓冲区的访问:一个用于表示缓冲区中还可以放置数据的空闲槽位数量,另一个用于表示缓冲区中已经存放的数据数量。 具体来说,当生产者想要向缓冲区中添加数据时,它需要获取空闲槽位的信号量,如果没有空闲槽位,则需要等待。当生产者成功添加数据后,它需要释放空闲槽位的信号量,同时通知消费者有新的数据可用。当消费者想要从缓冲区中取出数据时,它需要获取已经存放的数据的信号量,如果没有数据,则需要等待。当消费者成功取出数据后,它需要释放已经存放的数据的信号量,同时通知生产者有新的空闲槽位可用。 通过使用信号量等同步机制,可以有效地解决生产者消费者问题,并保证生产者消费者之间的同步互斥。
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