Java 多執行緒（Java.Thread）------ 執行緒協作（生產者消費者模式）

執行緒協作

• 應用場景：生產者消費者模式

  • 假設倉庫中只能存放一件產品，生產者將生產出來的產品放入倉庫，消費者將倉庫中產品取走消費
  • 如果倉庫中沒有產品，則生產者將產品放入倉庫，否則停止生產並等待，直到倉庫中的產品被消費者取走為止
  • 如果倉庫中放有產品，則消費者可以將產品直接取走，否則停止消費並等待，直到倉庫中再次放入產品為止

• 分析：這是一個執行緒同步問題，生產者和消費者共享同一個資源，並且生產者和消費者相互依賴，互為條件

• 在生產者和消費者問題中，僅有synchronized是不夠的

  • synchronized可阻止併發更新同一個共享資源，實現了同步
  • synchronized不能用來實現不同執行緒之間的訊息傳遞

• 解決執行緒之間通訊問題的幾個方法：

  • wait()：表示執行緒一直等待，直到其他執行緒通知，與sleep()不同，會釋放鎖
  • wait(long timeout)：指定等待的毫秒數
  • notify()：喚醒一個處於等待狀態的執行緒
  • notifyAll()：喚醒同一個物件上所有呼叫wait()方法的執行緒，優先順序高的執行緒優先排程
  • 以上方法都是Object類的方法，都只能在同步方法或者同步程式碼塊中使用，否則會丟擲異常IlledalMonitorStateException

• 解決方式一：併發協作模式“生產者/消費者模式”---->管程法

  • 生產者：負責生產資料的模組（可能是方法，物件，執行緒，程式）
  • 消費者：負責處理資料的模組(可能是方法，物件，執行緒，程式)
  • 緩衝區：消費者不能直接使用生產者的資料，他們之間有個緩衝區
  • 生產者將生產好的資料放到緩衝區，消費者從緩衝區拿出資料

package www.bh.c.threadtest;
//併發協作模式“生產者/消費者模式”---->管程法
public class PCTest {
    public static void main(String[] args) {
        Buffer buffer = new Buffer();
        new Producer(buffer).start();
        new Consumer(buffer).start();
    }
}
//生產者
class Producer extends Thread{
    Buffer buffer;
    public Producer(Buffer buffer){
        this.buffer=buffer;
    }
//生產
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            buffer.push(new Product(i));
            System.out.println("生產了"+i+"個產品");
        }
    }
}
//消費者
class Consumer extends Thread{
    Buffer buffer;
    public Consumer(Buffer buffer){
        this.buffer=buffer;
    }
//消費
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消費了---->"+buffer.pull().id+"個產品");
        }
    }
}

//產品
class Product{
    int id;
    public Product(int id) {
        this.id = id;
    }
}
//緩衝區
class Buffer{
    //緩衝區大小
    Product[] products=new Product[10];
    //緩衝區計數器
    int count=0;
    //生產者放入產品
    public synchronized void push(Product product){
             //如果緩衝區已滿，通知消費者消費
        if (count==products.length){
           //等待消費，生產暫停
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }else {
            //如果沒有滿，就繼續放入產品
            products[count]=product;
            count++;
            //通知消費
            this.notifyAll();
        }
    }
    //消費者消費產品
    public synchronized Product pull(){
        //判斷是否有產品可以消費
        if(count==0){
           //消費者等待生產
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        count--;
        Product product=products[count];
        //消費完了，通知生產者生產
        this.notifyAll();
        return product;
    }
}