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生产者消费者问题-代码详解(Java多线程)
阅读量:229 次
发布时间:2019-03-01

本文共 3313 字,大约阅读时间需要 11 分钟。

你好我是辰兮,很高兴你能来阅读,本篇是整理了Java多线程中常见的生产者消费者问题,也是面试手写代码的高频问题,分享获取新知,大家共同进步!

  • 1.JAVA基础面试常考问题
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文章目录


一、生产者消费者问题

生产者消费者问题(英语:Producer-consumer problem),也称有限缓冲问题(英语:Bounded-buffer problem),是一个多线程同步问题的经典案例。

该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。

在这里插入图片描述

生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中,然后重复此过程。与此同时,消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据,消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。


生产消费者模型

生产者消费者模型具体来讲,就是在一个系统中,存在生产者和消费者两种角色,他们通过内存缓冲区进行通信,生产者生产消费者需要的资料,消费者把资料做成产品。生产消费者模式如下图。

在这里插入图片描述


二、代码实现

案例如下

在这里插入图片描述

 首先定义一个类 ,这个类创建一个长度为5的数组,然后用synchronized同步锁实现生产数据和消费数据两个方法,两个方法中分别有 wait()和notify();

public class Resources {       private int[] arr = new int[5];    private int count = 0;    /**     * 生产一个数据     */    synchronized public void product() throws Exception {           if(count == arr.length) {               wait();        }else {               int m =  (int)Math.floor(Math.random()*10+1) ;            arr[count] = m;            count ++ ;            System.out.println("生产:"+m);            //唤醒消费者            notify();        }    }    /**     * 消费一个数据     */    synchronized public void consume() throws Exception {           if(count == 0) {               wait();        }else {               int n = arr[count-1];            arr[count-1] = 0;            count--;            System.out.println("消费:"+n);            //唤醒生产者            notify();        }    }}

然后创建生产者线程,引入刚刚的对象,用刚刚的对象调用生产的方法

public class ProduceThread extends Thread {       private Resources r;    public ProduceThread(Resources r) {           this.r = r;    }    public void run() {           try {               while(true) {                   r.product();                Thread.sleep(1);            }        } catch (Exception e) {               e.printStackTrace();        }    }}

然后创建消费者线程,同样引入Resources对象,然后再用这个对象调用消费数据的方法

public class ConsumerThread extends Thread {       private Resources r;    public ConsumerThread(Resources r) {           this.r = r;    }    public void run() {           try {               while(true) {                   r.consume();                Thread.sleep(1);            }        } catch (Exception e) {               e.printStackTrace();        }    }}

测试类开始测试

public class Test {       public static void main(String[] args) {           Resources r = new Resources();        ProduceThread t1 = new ProduceThread(r);        ConsumerThread t2 = new ConsumerThread(r);        t1.start();        t2.start();    }}

在main方法中,开启消费者和生产者线程。因为生产者和消费者用的是同一个对象的不同synchronized方法,所以两个线程会产生producterAndConsumer 对象锁的竞争

生产:4消费:4生产:7消费:7生产:8生产:4消费:4消费:8生产:4消费:4生产:2消费:2生产:8生产:5消费:5消费:8生产:3生产:1.....//无休止

三、拓展知识

1、为什么wait, notify 和 notifyAll这些方法不在thread类里面?

①JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的(如我例子中的list,list是对象),每个对象都有锁,通过线程获得。

②如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中,线程正在等待的是哪个锁就不明显了。

③简单的说,由于wait,notify和notifyAll都是锁级别的操作,所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。


补充:如何理解Java 中每个对象都有个锁?

在Java语言中,每一个对象有一把锁。线程可以使用synchronized关键字来获取对象上的锁。

java允许多线程并发控制,当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时(如数据的增删改查),将会导致数据不准确,相互之间产生冲突,因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前,被其他线程的调用,从而保证了该变量的唯一性和准确性。


2、java中notify 和 notifyAll有什么区别?

notify()notifyAll()的共同点:

均能唤醒正在等待的线程,并且均是最后只有一个线程获取资源对象的锁。

notify()notifyAll()的不同点:

notify() 只能唤醒一个线程,而notifyall()能够唤醒所有的线程,当线程被唤醒以后所有被唤醒的线程竞争获取资源对象的锁,其中只有一个能够得到对象锁,执行代码。注意:wait()方法并不是在等待资源的锁,而是在等待被唤醒。


3、未完待续.


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在这里插入图片描述

2020.06.13 记录辰兮的第81篇博客

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