java實現生產者消費者問題
引言
生產者和消費者問題是執行緒模型中的經典問題:生產者和消費者在同一時間段內共用同一個儲存空間,如下圖所示,生產者向空間裡存放資料,而消費者取用資料,如果不加以協調可能會出現以下情況:
生產者消費者圖
儲存空間已滿,而生產者佔用著它,消費者等著生產者讓出空間從而去除產品,生產者等著消費者消費產品,從而向空間中新增產品。互相等待,從而發生死鎖。
JAVA解決執行緒模型的三種方式
1、wait()和notify()
import java.util.LinkedList;public class ProducerConsumer { private LinkedList<Object> storeHouse = new LinkedList<Object>(); private int MAX = 10; public ProducerConsumer() { } public void start() { new Producer().start(); new Comsumer().start(); } class Producer extends Thread { public void run() { while (true) { synchronized (storeHouse) { try { while (storeHouse.size() == MAX) { System.out.println("storeHouse is full , please wait"); storeHouse.wait(); } Object newOb = new Object(); if (storeHouse.add(newOb)) { System.out.println("Producer put a Object to storeHouse"); Thread.sleep((long) (Math.random() * 3000)); storeHouse.notify(); } } catch (InterruptedException ie) { System.out.println("producer is interrupted!"); } } } } } class Comsumer extends Thread { public void run() { while (true) { synchronized (storeHouse) { try { while (storeHouse.size() == 0) { System.out.println("storeHouse is empty , please wait"); storeHouse.wait(); } storeHouse.removeLast(); System.out.println("Comsumer get a Object from storeHouse"); Thread.sleep((long) (Math.random() * 3000)); storeHouse.notify(); } catch (InterruptedException ie) { System.out.println("Consumer is interrupted"); } } } } } public static void main(String[] args) throws Exception { ProducerConsumer pc = new ProducerConsumer(); pc.start(); } }
2、await()和signal(),即執行緒鎖的方式
package sort;import java.util.LinkedList;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ProducerConsumer { private LinkedList<Object> myList = new LinkedList<Object>(); private int MAX = 10; private final Lock lock = new ReentrantLock(); private final Condition full = lock.newCondition(); private final Condition empty = lock.newCondition(); public ProducerConsumer() { } public void start() { new Producer().start(); new Consumer().start(); } public static void main(String[] args) throws Exception { ProducerConsumer s2 = new ProducerConsumer(); s2.start(); } class Producer extends Thread { public void run() { while (true) { lock.lock(); try { while (myList.size() == MAX) { System.out.println("warning: it's full!"); full.await(); } Object o = new Object(); if (myList.add(o)) { System.out.println("Producer: " + o); empty.signal(); } } catch (InterruptedException ie) { System.out.println("producer is interrupted!"); } finally { lock.unlock(); } } } } class Consumer extends Thread { public void run() { while (true) { lock.lock(); try { while (myList.size() == 0) { System.out.println("warning: it's empty!"); empty.await(); } Object o = myList.removeLast(); System.out.println("Consumer: " + o); full.signal(); } catch (InterruptedException ie) { System.out.println("consumer is interrupted!"); } finally { lock.unlock(); } } } } }
3、阻塞佇列的方式
import java.util.concurrent.*;public class ProducerConsumer { // 建立一個阻塞佇列 private LinkedBlockingQueue<Object> queue = new LinkedBlockingQueue<Object>(10); public ProducerConsumer() { } public void start() { new Producer().start(); new Consumer().start(); } public static void main(String[] args) throws Exception { ProducerConsumer s3 = new ProducerConsumer(); s3.start(); } class Producer extends Thread { public void run() { while (true) { try { Object o = new Object(); // 取出一個物件 queue.put(o); System.out.println("Producer: " + o); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("producer is interrupted!"); } // } } } } class Consumer extends Thread { public void run() { while (true) { try { // 取出一個物件 Object o = queue.take(); System.out.println("Consumer: " + o); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("producer is interrupted!"); } // } } } } }
結論
三種方式原理一致,都是對獨佔空間加鎖,阻塞和喚醒執行緒,第一種方式比較傳統,第三種方式最簡單,只需儲存和取用,執行緒同步的操作交由LinkedBlockingQueue全權處理。
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