淺談Java簡單實現的生產者與消費者問題

一、面對生產者和消費者的問題，首先我們得明白幾點：

生產者：生產數據；
消費者：消費數據。
消費者在沒有數據可供消費的情況下，不能消費；
生產者在原數據沒有被消費掉的情況下，不能生產新數據。
假設，數據空間只有一個。
實際上，如果實現了正確的生產和消費，則，兩個線程應該是嚴格的交替執行。

synchronized關鍵字若用在代碼中，形成一個同步塊，且，必須要執行鎖：
    synchronized (鎖對象) {
        同步塊
    }
同步塊使得鎖對象稱為thread monitor
二、代碼實現：

1.首先我們建立一個生產者和消費者共同擁有的鎖的類：

package com.mec.about_procuder_customer.core;

public class ProcuderCustomer {
    //初始狀態的數據為0個
    protected static volatile int count = 0;
    //執行鎖
    protected final static Object lock = new Object();
}

上述代碼有一個關鍵字volatile，它是保證線程之間有序的一種方式,最重要也是最直接的是禁止寄存器優化。就是如果線程run方法中只是一個循環，並沒有執行語句，那么，這個線程將不會執行。

2.我們再來建立一個生產者的類：

 

package com.mec.about_procuder_customer.core;

//生產者
public class Procuder extends ProcuderCustomer implements Runnable {
    
    //存放數據的空間
    private int[] dataSpace;
    
    public Procuder(int[] dataSpace, String threadName) {
        this.dataSpace = dataSpace;
        //啟動線程
        new Thread(this, threadName).start();
    }
    
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        
        while (true) {
            synchronized (lock) {
                //判斷是否空間已滿
                if (count < dataSpace.length) {
                    //產生者放數據
                    dataSpace[count] = i++;
                    System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()
                            + "]線程生產了一個數:" + dataSpace[count++]
                            + " " + count);
                    try {
                        //只是為了看的清楚，沉睡2秒
                        Thread.sleep(200);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //喚醒消費者
                    lock.notify();
                } else {
                    try {
                        //使自己處於阻塞狀態
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }
}

 

3.建立消費者的類：

package com.mec.about_procuder_customer.core;

//消費者
public class Customer extends ProcuderCustomer implements Runnable {
    //存放數據的空間
    private int[] dataSpace;
    
    public Customer(int[] dataSpace, String threadName) {
        this.dataSpace = dataSpace;
        //啟動線程
        new Thread(this, threadName).start();
    }
    
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //加鎖
            synchronized (lock) {
                //判斷是否有數據
                if (count > 0) {
                    System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()
                            + "]線程消費了一個數:" + dataSpace[--count]);
                    //喚醒生產者
                    lock.notifyAll();
                } else {
                    try {
                        //使自己處於阻塞狀態
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }

}

4.測試類：

package com.mec.about_procuder_customer.test;

import com.mec.about_procuder_customer.core.Customer;
import com.mec.about_procuder_customer.core.Procuder;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        int[] data = new int[10];
        new Procuder(data, "生產者1");
        new Procuder(data, "生產者2");
        new Customer(data, "消費者");
    }

}

運行結果：