Java线程：并发协作-生产者消费者模型

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对于多线程程序来说，不管任何编程语言，生产者和消费者模型都是最经典的。就像学习每一门编程语言一样，Hello World!都是最经典的例子。

　　实际上，准确说应该是“生产者-消费者-仓储”模型，离开了仓储，生产者消费者模型就显得没有说服力了。

　　对于此模型，应该明确一下几点：

　　1、生产者仅仅在仓储未满时候生产，仓满则停止生产。

　　2、消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费，仓空则等待。

　　3、当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。

　　4、生产者在生产出可消费产品时候，应该通知等待的消费者去消费。

　　此模型将要结合java.lang.Object的wait与notify、notifyAll方法来实现以上的需求。这是非常重要的。

　  /** 
  　 * Java线程：并发协作-生产者消费者模型 
  　 */ 
　　public class Test { 
  　　public static void main(String[] args) { 
    　　Godown godown = new Godown(30); 
    　　Consumer c1 = new Consumer(50, godown); 
    　　Consumer c2 = new Consumer(20, godown); 
    　　Consumer c3 = new Consumer(30, godown); 
    　　Producer p1 = new Producer(10, godown); 
    　　Producer p2 = new Producer(10, godown); 
    　　Producer p3 = new Producer(10, godown); 
    　　Producer p4 = new Producer(10, godown); 
    　　Producer p5 = new Producer(10, godown); 
    　　Producer p6 = new Producer(10, godown); 
    　　Producer p7 = new Producer(80, godown); 
    　　c1.start(); 
    　　c2.start(); 
    　　c3.start(); 
    　　p1.start(); 
    　　p2.start(); 
    　　p3.start(); 
    　　p4.start(); 
    　　p5.start(); 
    　　p6.start(); 
    　　p7.start(); 
  　　} 
　　} 
　　/** 
  　 * 仓库 
  　 */ 
　　class Godown { 
  　　public static final int max_size = 100; //最大库存量 
  　　public int curnum; //当前库存量 
  　　Godown() { 
  　　} 
  　　Godown(int curnum) { 
  　　  this.curnum = curnum; 
  　　} 
  
  　　/** 
  　　 * 生产指定数量的产品 
  　　 * @param neednum 要生成的产品数量
  　　 */ 
  　　public synchronized void produce(int neednum) { 
    　　//测试是否需要生产 
    　　while (neednum + curnum > max_size) { 
      　　System.out.println("要生产的产品数量" + neednum + "超过剩余库存量" + (max_size - curnum) + "，暂时不能执行生产任务!"); 
      　　try { 
        　　//当前的生产线程等待 
        　　wait(); 
      　　} catch (InterruptedException e) { 
      　　  e.printStackTrace(); 
      　　} 
    　　} 
    　　//满足生产条件，则进行生产，这里简单的更改当前库存量 
    　　curnum += neednum; 
    　　System.out.println("已经生产了" + neednum + "个产品，现仓储量为" + curnum); 
    　　//唤醒在此对象监视器上等待的所有线程 
    　　notifyAll(); 
  　　} 
  
  　　/** 
  　　 * 消费指定数量的产品 
  　　 * @param neednum 要消费的产品数量
  　　 */ 
  　　public synchronized void consume(int neednum) { 
    　　//测试是否可消费 
    　　while (curnum < neednum) { 
      　　try { 
        　　//当前的生产线程等待 
        　　wait(); 
      　　} catch (InterruptedException e) { 
      　　  e.printStackTrace(); 
      　　} 
    　　} 
    　　//满足消费条件，则进行消费，这里简单的更改当前库存量 
    　　curnum -= neednum; 
    　　System.out.println("已经消费了" + neednum + "个产品，现仓储量为" + curnum); 
    　　//唤醒在此对象监视器上等待的所有线程 
    　　notifyAll(); 
  　　} 
　　} 
　　/** 
　　 * 生产者 
　　 */ 
　　class Producer extends Thread { 
  　　private int neednum; //生产产品的数量 
  　　private Godown godown; //仓库 
  　　Producer(int neednum, Godown godown) { 
    　　this.neednum = neednum; 
    　　this.godown = godown; 
  　　} 
  　　public void run() { 
    　　//生产指定数量的产品 
    　　godown.produce(neednum); 
  　　} 
　　} 
　　/** 
　　 * 消费者 
　　 */ 
　　class Consumer extends Thread { 
  　　private int neednum; //生产产品的数量 
  　　private Godown godown; //仓库 
  　　Consumer(int neednum, Godown godown) { 
    　　this.neednum = neednum; 
    　　this.godown = godown; 
  　　} 
  　　public void run() { 
    　　//消费指定数量的产品 
    　　godown.consume(neednum); 
  　　} 
　　}

 

　已经生产了10个产品，现仓储量为40 
　　已经生产了10个产品，现仓储量为50 
　　已经消费了50个产品，现仓储量为0 
　　已经生产了80个产品，现仓储量为80 
　　已经消费了30个产品，现仓储量为50 
　　已经生产了10个产品，现仓储量为60 
　　已经消费了20个产品，现仓储量为40 
　　已经生产了10个产品，现仓储量为50 
　　已经生产了10个产品，现仓储量为60 
　　已经生产了10个产品，现仓储量为70 
　　Process finished with exit code 0

 

　　说明：

　　对于本例，要说明的是当发现不能满足生产或者消费条件的时候，调用对象的wait方法，wait方法的作用是释放当前线程的所获得的锁，并调用对象的notifyAll() 方法，通知(唤醒)该对象上其他等待线程，使得其继续执行。这样，整个生产者、消费者线程得以正确的协作执行。

　　notifyAll() 方法，起到的是一个通知作用，不释放锁，也不获取锁。只是告诉该对象上等待的线程“可以竞争执行了，都醒来去执行吧”。

　　本例仅仅是生产者消费者模型中最简单的一种表示，本例中，如果消费者消费的仓储量达不到满足，而又没有生产者，则程序会一直处于等待状态，这当然是不对的。实际上可以将此例进行修改，修改为，根据消费驱动生产，同时生产兼顾仓库，如果仓不满就生产，并对每次最大消费量做个限制，这样就不存在此问题了，当然这样的例子更复杂，更难以说明这样一个简单模型。

 

转载于:https://my.oschina.net/adairs/blog/634555