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小程序員

生產(chǎn)者與消費(fèi)者(多線程經(jīng)典案例)

注：此示例來自MLDN講師李興華JAVA SE基礎(chǔ)教學(xué)部分

生產(chǎn)者和消費(fèi)者是多線程中一個(gè)經(jīng)典的操作案例下面一起看下代碼：

示例一：

package org.lx.multithreading;

/**
* 定義一個(gè)信息類
* @author Solitary
*/
class Info {
    private String name = "羅星" ;            //定義name屬性
    private String content ="JAVA初學(xué)者";    //定義content屬性

    //getter     setter
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
} ;

/**
* 定義生產(chǎn)者
* @author Solitary
*/
class Producer implements Runnable {    //通過接口Runnable實(shí)現(xiàn)多線程
    private Info info = null ;            //保存Info引用

    public Producer(Info info) {        //通過構(gòu)造方法傳遞引用
        this.info = info ;
    }

    @Override
    public void run() {
        boolean flag = false ;                //定義標(biāo)志位
        for(int i = 0; i < 50; i++) {        //生產(chǎn)50次信息
            if(flag){    //如果標(biāo)志位為true 將設(shè)置中文內(nèi)容
                this.info.setName("小星") ;    //設(shè)置名字
                try {
                    //為了更好的體現(xiàn)代碼運(yùn)行效果在設(shè)置姓名和內(nèi)容之間加入延遲操作
                    Thread.sleep(300) ;
                } catch (InterruptedException e) {        //線程被打斷后會(huì)拋出此異常
                    e.printStackTrace();
                }
                this.info.setContent("JAVA初學(xué)者") ;        //設(shè)置內(nèi)容
                flag = false ;    //改變標(biāo)志位，用于變換輸入內(nèi)容

            }else{    //如果標(biāo)志位為false 將設(shè)置英文內(nèi)容
                this.info.setName("Solitary") ;    //設(shè)置名字
                try {
                    //為了更好的體現(xiàn)代碼運(yùn)行效果在設(shè)置姓名和內(nèi)容之間加入延遲操作
                    Thread.sleep(300) ;
                } catch (InterruptedException e) {        //線程被打斷后會(huì)拋出此異常
                    e.printStackTrace();
                }
                this.info.setContent("Coder") ;        //設(shè)置內(nèi)容
                flag = true ;    //改變標(biāo)志位，用于變換輸入內(nèi)容
            }
        }
    }

} ;

/**
* 定義消費(fèi)者
* @author Solitary
*/
class Consumer implements Runnable {
    private Info info = null ;        //用于保存Info引用,其目的是為了讓消費(fèi)者和生產(chǎn)者擁有同一個(gè)info

    public Consumer(Info info){
        this.info = info ;
    }
    public void run() {
        for(int i = 0; i < 50; i++) {        //消費(fèi)和也從info中取50次消息
            try {
                Thread.sleep(300) ;
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(this.info.getName() +
                    " --> " + this.info.getContent()) ;
        }
    }
} ;

/**
* 測(cè)試代碼
* @author Solitary\
*/
public class MultiThreadingDemo01 {
    public static void main(String args[]){
        Info info = new Info() ;    // 實(shí)例化Info對(duì)象
        Producer pro = new Producer(info) ;        // 生產(chǎn)者
        Consumer con = new Consumer(info) ;        // 消費(fèi)者
        new Thread(pro).start() ;        //啟動(dòng)線程
        new Thread(con).start() ;        //啟動(dòng)線程
    }
}

示例一（執(zhí)行效果）：

小星 --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
Solitary --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
Solitary --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> Coder
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
Solitary --> JAVA初學(xué)者
小星 --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
Solitary --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者

請(qǐng)注意運(yùn)行結(jié)果，為什么我代碼里面明明成對(duì)設(shè)置的是：小星 --> JAVA初學(xué)者; Solitary --> Coder而運(yùn)行結(jié)果確實(shí)有不匹配的呢？
分析：
因?yàn)樯a(chǎn)者和消費(fèi)者的線程都已啟動(dòng)，那么不能保證誰在前，或者誰在后，在生產(chǎn)者還在設(shè)置內(nèi)容的時(shí)候（比如：已經(jīng)設(shè)置好的Info的name=小星,Context=JAVA初學(xué)者，而此時(shí)生產(chǎn)者又設(shè)置了name = Solitary正打算設(shè)置Content = Coder），而消費(fèi)者已經(jīng)取走了內(nèi)容，那么顯示的肯定就是Solitary --> JAVA初學(xué)者這樣的結(jié)果，因?yàn)閮蓚€(gè)線程都在這執(zhí)行著，出現(xiàn)了不匹配的結(jié)果。可以將代碼修改為：

示例二

package org.lx.multithreading;

/**
* 定義一個(gè)信息類
* @author Solitary
*/
class Info {
    private String name = "羅星" ;            //定義name屬性
    private String content ="JAVA初學(xué)者";    //定義content屬性

    //getter     setter
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content ;
    }

    public synchronized void set(String name, String content){        //由此方法統(tǒng)一設(shè)置信息
        this.setName(name) ;
        try {
            /* 此時(shí)這個(gè)地方加不加延遲沒有任何關(guān)系，因?yàn)樵摲椒ㄒ呀?jīng)同步
               在執(zhí)行到此方法（get()）時(shí)，此方法將會(huì)完整結(jié)束后才會(huì)執(zhí)行
               到別的方法 ,所以一定會(huì)完整設(shè)置完信息之后才會(huì)輪到信息的讀取方法*/
            Thread.sleep(300) ;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.setContent(content) ;
    }

    public synchronized void get(){
        try {
            Thread.sleep(300) ;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this.getName() +
                " --> " + this.getContent()) ;
    }
} ;

/**
* 定義生產(chǎn)者
* @author Solitary
*/
class Producer implements Runnable {    //通過接口Runnable實(shí)現(xiàn)多線程
    private Info info = null ;            //保存Info引用

    public Producer(Info info) {        //通過構(gòu)造方法傳遞引用
        this.info = info ;
    }

    @Override
    public void run() {
        boolean flag = false ;                //定義標(biāo)志位
        for(int i = 0; i < 50; i++) {        //生產(chǎn)50次信息
            if(flag){    //如果標(biāo)志位為true 將設(shè)置中文內(nèi)容
                this.info.set("小星", "JAVA初學(xué)者") ;
                flag = false ;    //改變標(biāo)志位，用于變換輸入內(nèi)容

            }else{    //如果標(biāo)志位為false 將設(shè)置英文內(nèi)容
                this.info.set("Solitary", "Coder") ;
                flag = true ;    //改變標(biāo)志位，用于變換輸入內(nèi)容
            }
        }
    }

} ;

/**
* 定義消費(fèi)者
* @author Solitary
*/
class Consumer implements Runnable {
    private Info info = null ;        //用于保存Info引用,其目的是為了讓消費(fèi)者和生產(chǎn)者擁有同一個(gè)info

    public Consumer(Info info){
        this.info = info ;
    }
    public void run() {
        for(int i = 0; i < 50; i++) {        //消費(fèi)和也從info中取50次消息
            this.info.get() ;
        }
    }
} ;

/**
* 測(cè)試代碼
* @author Solitary\
*/
public class MultiThreadingDemo01 {
    public static void main(String args[]){
        Info info = new Info() ;    // 實(shí)例化Info對(duì)象
        Producer pro = new Producer(info) ;        // 生產(chǎn)者
        Consumer con = new Consumer(info) ;        // 消費(fèi)者
        new Thread(pro).start() ;        //啟動(dòng)線程
        new Thread(con).start() ;        //啟動(dòng)線程
    }
}

示例二（運(yùn)行效果）

Solitary --> Coder
Solitary --> Coder
Solitary --> Coder
Solitary --> Coder
Solitary --> Coder
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
Solitary --> Coder
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者
小星 --> JAVA初學(xué)者

觀察運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不匹配的現(xiàn)象已經(jīng)解決了，因?yàn)樵O(shè)置name 與 content 的步驟都在一個(gè)同步方法中，所以不會(huì)導(dǎo)致設(shè)置不完整的情況，但是并沒有達(dá)到我們想要的結(jié)果，觀察出現(xiàn)了連續(xù)出現(xiàn)重復(fù)的內(nèi)容，這是為什么呢？分析：這兩個(gè)方法在不同的線程中，當(dāng)一條線程中的方法設(shè)置完內(nèi)容之后，另一個(gè)線程取出內(nèi)容顯示，取完之后當(dāng)了土財(cái)主不讓，繼續(xù)取，生產(chǎn)者無法更新里邊的內(nèi)容，那顯示出來的內(nèi)容肯定就是重復(fù)的，因?yàn)槎嗑€程中，不能保證這個(gè)線程什么時(shí)候執(zhí)行。怎樣解決呢？

1.中間那塊矩形代表信息載體Info實(shí)例，載體中沒有產(chǎn)品的時(shí)候上面顯示為綠燈，那么這時(shí)生產(chǎn)者能放入產(chǎn)品。而消費(fèi)者不能取出產(chǎn)品。

2.當(dāng)生產(chǎn)者放入產(chǎn)品之后燈變成紅色，這時(shí)候生產(chǎn)者將不能放入產(chǎn)品，而輪到消費(fèi)者取出產(chǎn)品，那么去完之后再次改變燈為綠色。這樣一直反復(fù)執(zhí)行下去。

那么載體上的那盞燈屬于一個(gè)標(biāo)志位，我們可以在代碼中用boolean表示，那么這盞燈是屬于信息載體Info的標(biāo)志，因?yàn)樵O(shè)置/取出這兩個(gè)方法都在Info中定義，生產(chǎn)者與消費(fèi)者只是負(fù)責(zé)調(diào)用Info之中的方法，就讓Info中的方法判斷一下自身的標(biāo)志位的狀態(tài)判斷是否生產(chǎn)或者取出。

實(shí)例三

package org.lx.multithreading ;

class Info        //定義信息類
{
    private String name = "羅星" ;        //定義name屬性
    private String content = "JAVA初學(xué)者" ;        //定義content屬性
    private boolean flag = false ;    //設(shè)置標(biāo)志位

    public synchronized void set(String name, String content){
        if(!flag){        //方法每次執(zhí)行的時(shí)候都檢查一下標(biāo)志位狀態(tài)，從而判斷時(shí)候進(jìn)行生產(chǎn)
            try{
                super.wait() ;
            }catch(InterruptedException e){
                e.printStackTrace() ;
            }
        }
        this.setName(name) ;        //設(shè)置名稱
        try{
            Thread.sleep(300) ;
        }catch(InterruptedException e){
            e.printStackTrace() ;
        }
        this.setContent(content) ;    // 設(shè)置內(nèi)容
        flag = false ;        //改變標(biāo)志位,表示可以取走
        super.notify() ;    //喚醒線程
    }

    public synchronized void get(){
        if(flag){        ////方法每次執(zhí)行的時(shí)候都檢查一下標(biāo)志位狀態(tài)，從而判斷時(shí)候進(jìn)行取出
            try{
                super.wait() ;
            }catch(InterruptedException e){
                e.printStackTrace() ;
            }
        }
        try{
            Thread.sleep(300) ;
        }catch(InterruptedException e){
            e.printStackTrace() ;
        }
        System.out.println(this.getName() +
                " --> " + this.getContent()) ;
        flag = true ;    //改變標(biāo)志位,表示可以生成
        super.notify() ;
    }

    public void setName(String name){
        this.name = name ;
    }

    public String getName(){
        return this.name ;
    }

    public void setContent(String content){
        this.content = content ;
    }

    public String getContent(){
        return this.content ;
    }
}

class Producer implements Runnable        //通過Runnable實(shí)現(xiàn)多線程
{
    public Info info = null ;        //保存Info引用
    public Producer(Info info){
        this.info = info ;
    }

    public void run(){
        boolean flag = false ;    //定義標(biāo)記位
        for(int i = 0; i < 50; i++){
            if(flag){
                this.info.set("羅星", "JAVA初學(xué)者") ;
                flag = false ;
            }else{
                this.info.set("Solitary", "Coder") ;
                flag = true ;
            }
        }
    }
} ;

class Consumer implements Runnable{        //消費(fèi)者類
    private Info info = null ;
    public Consumer(Info info){
        this.info = info ;
    }

    public void run(){
        for(int i = 0; i < 50; i++){
            this.info.get() ;
        }
    }
} ;

//測(cè)試代碼
public class MultiThreading
{
    public static void main(String[] args){
        Info info = new Info() ;    //實(shí)例化Info對(duì)象
        Producer pro = new Producer(info) ;    //生產(chǎn)者
        Consumer con = new Consumer(info) ;    //消費(fèi)者
        new Thread(pro).start() ;
        new Thread(con).start() ;
    }
}

在此利用了Object類對(duì)線程的支持，Object中定義了方法：

public final void wait() throws InterruptedException

在其他線程調(diào)用此對(duì)象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，導(dǎo)致當(dāng)前線程等待。

換句話說，此方法的行為就好像它僅執(zhí)行 wait(0) 調(diào)用一樣。

當(dāng)前線程必須擁有此對(duì)象監(jiān)視器。該線程發(fā)布對(duì)此監(jiān)視器的所有權(quán)并等待，直到其他線程通過調(diào)用 notify 方法，或 notifyAll 方法通知在此對(duì)象的監(jiān)視器上等待的線程醒來。然后該線程將等到重新獲得對(duì)監(jiān)視器的所有權(quán)后才能繼續(xù)執(zhí)行。

public final void notify()

喚醒在此對(duì)象監(jiān)視器上等待的單個(gè)線程。如果所有線程都在此對(duì)象上等待，則會(huì)選擇喚醒其中一個(gè)線程。選擇是任意性的，并在對(duì)實(shí)現(xiàn)做出決定時(shí)發(fā)生。線程通過調(diào)用其中一個(gè) wait 方法，在對(duì)象的監(jiān)視器上等待。

直到當(dāng)前線程放棄此對(duì)象上的鎖定，才能繼續(xù)執(zhí)行被喚醒的線程。被喚醒的線程將以常規(guī)方式與在該對(duì)象上主動(dòng)同步的其他所有線程進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)；例如，喚醒的線程在作為鎖定此對(duì)象的下一個(gè)線程方面沒有可靠的特權(quán)或劣勢(shì)。

當(dāng)生產(chǎn)者線程調(diào)用此方法時(shí)，首先檢查一下標(biāo)志位，判斷是否等待，此時(shí)消費(fèi)者也在調(diào)用相應(yīng)方法判斷是否取出，如果可以取出，那么取出后改變標(biāo)志位的狀態(tài)，然后喚醒該對(duì)象中等待的線程，這時(shí)狀態(tài)改變生產(chǎn)者既進(jìn)行生產(chǎn)操作。

序言：
小弟是一個(gè)JAVA新手，這也是第一次寫博客，此文純屬于學(xué)習(xí)筆記，以便日后復(fù)習(xí)，如果前輩們認(rèn)為描述有錯(cuò)誤的地方，或者覺得不清晰感覺思路混亂的地方，還請(qǐng)前輩們多多賜教，晚生感激不勝！謝謝。

posted on 2011-10-29 18:26 Solitary 閱讀(2314) 評(píng)論(1) 編輯收藏

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# re: 生產(chǎn)者與消費(fèi)者(多線程經(jīng)典案例) 2014-11-11 21:53 李興華

親，你這明顯是抄襲我的嘛，我是魔樂科技的李興華；
希望你能改過自新回復(fù) 更多評(píng)論

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# re: 生產(chǎn)者與消費(fèi)者(多線程經(jīng)典案例) 2014-11-11 21:53 李興華

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