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生产者消费者模式(转)

分类: IT文章 • 2023-11-10 14:19:12

原文地址：http://www.cnblogs.com/luxh/p/3300956.html

第一种实现方式：

package com.rainy.pools.threads;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Demo {

    final Lock lock = new ReentrantLock();
    final Condition condition = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {
        Demo test = new Demo();
        Producer producer = test.new Producer();
        Consumer consumer = test.new Consumer();


        consumer.start();
        producer.start();
    }

    class Consumer extends Thread{

        @Override
        public void run() {
            consume();
        }

        private void consume() {

            try {
                lock.lock();
                System.out.println("我在等一个新信号"+this.currentThread().getName());
                condition.await();

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally{
                System.out.println("拿到一个信号"+this.currentThread().getName());
                lock.unlock();
            }

        }
    }

    class Producer extends Thread{

        @Override
        public void run() {
            produce();
        }

        private void produce() {
            try {
                lock.lock();
                System.out.println("我拿到锁"+this.currentThread().getName());
                condition.signalAll();
                System.out.println("我发出了一个信号："+this.currentThread().getName());
            } finally{
                lock.unlock();
            }
        }
    }

}

第二种：

package com.rainy.pools.threads;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class BlockingDemo {

    Executor pool = Executors.newFixedThreadPool(10);

    //仓库
    private BlockingQueue<String> storageQueue = new LinkedBlockingQueue<String>(5);

    //仓库容量
    private int MAX_SIZE = 3;

    //仓库为空
    private int ZERO = 0;

    //生产者线程
    private class Producer implements Runnable{

        //生产方法，需同步
        private void produce(){
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入仓库，准备生产！");
                if(storageQueue.size()==MAX_SIZE) {
                    System.out.println("仓库已满！等待消费者消费");
                    Thread.sleep(1000);
                }
                if(storageQueue.size()<=MAX_SIZE) {
                    String product = "产品"+new Random().nextInt();
                    storageQueue.put(product);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"往仓库中生产了一个产品！");
                }
                Thread.sleep(1000);
            }catch(InterruptedException ie) {
                System.out.println("中断异常");
                ie.printStackTrace();
            }
        }

        public void run() {
            while(true) {
                produce();
            }
        }
    }

    //消费者线程
    private class Customer implements Runnable{

        //消费方法，需同步
        private void consume() {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入仓库，准备消费！");
                if(storageQueue.size()==ZERO) {
                    System.out.println("仓库已空！等待生产者生产");
                    Thread.sleep(1000);
                }
                if(storageQueue.size()!=ZERO) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"从仓库取得产品："+storageQueue.take());
                }
                Thread.sleep(1000);
            }catch(InterruptedException ie) {
                System.out.println("中断异常");
                ie.printStackTrace();
            }
        }

        public void run() {
            while(true) {
                consume();
            }
        }

    }

    //启动生产者和消费者线程
    public void start() {
        for(int i=1;i<5;i++) {
            //new Thread(new Producer()).start();
            ///new Thread(new Customer()).start();
            pool.execute(new Producer());
            pool.execute(new Customer());
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        BlockingDemo pc = new BlockingDemo();
        pc.start();
    }

}

第三种：

package com.rainy.pools.threads;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ConcurrentDemo {

    Executor pool = Executors.newFixedThreadPool(10);

    //仓库
    private List<String> storageList = new LinkedList<String>();

    //仓库容量
    private int MAX_SIZE = 3;

    //仓库为空
    private int ZERO = 0;

    //获取锁对象
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    //仓库满了，绑定生产者线程
    private Condition full = lock.newCondition();

    //仓库为空，绑定消费者线程
    private Condition empty = lock.newCondition();

    //生产者线程
    private class Producer implements Runnable{

        //生产方法，需同步
        private void produce(){
            if(lock.tryLock()) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入仓库，准备生产！");
                try {
                    if(storageList.size()==MAX_SIZE) {
                        System.out.println("仓库已满！等待消费者消费");
                        Thread.sleep(1000);
                        full.await();//生产者线程加入线程等待池
                    }
                    if(storageList.size()<MAX_SIZE){
                        String name = "产品"+new Random().nextInt();
                        storageList.add(name);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"往仓库中生产了一个产品！");
                    }
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println("发送唤醒消费者信号");
                    empty.signalAll();//唤醒消费者线程

                }catch(InterruptedException ie) {
                    System.out.println("中断异常");
                    ie.printStackTrace();
                }finally{
                    lock.unlock();
                }
            }
        }

        public void run() {
            while(true) {
                produce();
            }
        }
    }

    //消费者线程
    private class Customer implements Runnable{

        //消费方法，需同步
        private void consume() {
            if(lock.tryLock()) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入仓库，准备消费！");
                try {
                    if(storageList.size()==ZERO) {
                        System.out.println("仓库已空！等待生产者生产");
                        Thread.sleep(1000);
                        empty.await();//消费者线程加入线程等待池
                    }
                    if(storageList.size()!=ZERO) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"从仓库取得产品："+storageList.remove(0));
                    }

                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println("发送唤醒生产者信号");
                    full.signalAll();//唤醒生产者线程
                }catch(InterruptedException ie) {
                    System.out.println("中断异常");
                    ie.printStackTrace();
                }finally{
                    lock.unlock();
                }
            }
        }

        public void run() {
            while(true) {
                consume();
            }
        }

    }

    //启动生产者和消费者线程
    public void start() {
        for(int i=1;i<5;i++) {
            //new Thread(new Producer()).start();
            //new Thread(new Customer()).start();
            pool.execute(new Producer());
            pool.execute(new Customer());
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentDemo pc = new ConcurrentDemo();
        pc.start();
    }

}

自测Demo：

package com.rainy.pools.threads;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Pools {

    protected Condition notEmpty;
    protected Condition empty;
    protected ReentrantLock lock;
    private int poolingCount = 0;

    public Pools () {
        lock = new ReentrantLock(false);
        notEmpty = lock.newCondition();
        empty = lock.newCondition();
    }

    public void get() {
        GetThread get = new GetThread();
        get.start();
    }

    public void set() {
        SetThread set = new SetThread();
        set.start();
    }

    public class SetThread extends Thread {
        public void run() {
            while(true){
                set();
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        public void set() {
            if(lock.tryLock()) {
                try {
                    System.out.println("set poolingCount : " + poolingCount);
                    if (poolingCount > 10) {
                        System.out.println("仓库满");
                        notEmpty.await();
                    }
                    poolingCount++;
                    System.out.println("set poolingCount : " + poolingCount);
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("set InterruptedException ");
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    empty.signal();
                }
                System.out.println("set poolingCount : " + poolingCount);
                System.out.println();
                System.out.println();
                lock.unlock();
            }
        }
    }

    public class GetThread extends Thread {
        public void run() {
            while(true){
                get();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        public void get() {
            // tryLock()
            // lock()
            // lockInterruptibly()
            // 方法的区别:
            /**
                (*) lock()方法获取锁。
                如果该锁没有被另一个线程保持，则获取该锁并立即返回，将锁的保持计数设置为 1。
                如果当前线程已经保持该锁，则将保持计数加 1，并且该方法立即返回。
                如果该锁被另一个线程保持，则出于线程调度的目的，禁用当前线程，并且在获得锁之前，该线程将一直处于休眠状态，此时锁保持计数被设置为 1。

                (*) lockInterruptibly()方法获取锁。
                1) 如果当前线程未被中断，则获取锁。
                2）如果该锁没有被另一个线程保持，则获取该锁并立即返回，将锁的保持计数设置为 1。
                3）如果当前线程已经保持此锁，则将保持计数加 1，并且该方法立即返回。
                4）如果锁被另一个线程保持，则出于线程调度目的，禁用当前线程，并且在发生以下两种情况之一以前，该线程将一直处于休眠状态：
                    1）锁由当前线程获得；或者
                    2）其他某个线程中断当前线程。
                5）如果当前线程获得该锁，则将锁保持计数设置为 1。
                如果当前线程：
                    1）在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；或者
                    2）在等待获取锁的同时被中断。
                    则抛出 InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。
                6）在此实现中，因为此方法是一个显式中断点，所以要优先考虑响应中断，而不是响应锁的普通获取或重入获取。
                    指定者： 接口 Lock 中的 lockInterruptibly
                    抛出：   InterruptedException   如果当前线程已中断。

                (*) tryLock()方法获取锁。
                仅在调用时锁未被另一个线程保持的情况下，才获取该锁。
                1）如果该锁没有被另一个线程保持，并且立即返回 true 值，则将锁的保持计数设置为 1。
                    即使已将此锁设置为使用公平排序策略，但是调用 tryLock() 仍将 立即获取锁（如果有可用的），
                    而不管其他线程当前是否正在等待该锁。在某些情况下，此“闯入”行为可能很有用，即使它会打破公
                    平性也如此。如果希望遵守此锁的公平设置，则使用 tryLock(0, TimeUnit.SECONDS)
                    ，它几乎是等效的（也检测中断）。
                2）如果当前线程已经保持此锁，则将保持计数加 1，该方法将返回 true。
                3）如果锁被另一个线程保持，则此方法将立即返回 false 值。
                指定者：
                    接口 Lock 中的  tryLock
                    返回：
                    如果锁是*的并且被当前线程获取，或者当前线程已经保持该锁，则返回true；否则返回false

                总结:
                     1）lock(), 拿不到lock就不罢休，不然线程就一直block。 比较无赖的做法。
                     2）tryLock()，马上返回，拿到lock就返回true，不然返回false。 比较潇洒的做法。带时间限制的tryLock()，拿不到lock，就等一段时间，超时返回false。比较聪明的做法。
                     3）lockInterruptibly()lockInterruptibly()和上面的第一种情况是一样的， 线程在请求lock并被阻塞时，如果被interrupt，则“此线程会被唤醒并被要求处理InterruptedException”。
                        并且如果线程已经被interrupt，再使用lockInterruptibly的时候，此线程也会被要求处理interruptedException
             */
            if(lock.tryLock()) {
                try {
                    System.out.println("get poolingCount : " + poolingCount);
                    if (0 == poolingCount) {
                        System.out.println("仓库空");
                        empty.await();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("get InterruptedException ");
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    notEmpty.signal();
                }

                System.out.println("get poolingCount : " + poolingCount);
                poolingCount--;
                System.out.println("get poolingCount : " + poolingCount);
                System.out.println();
                System.out.println();

                lock.unlock();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Pools p = new Pools();
        p.set();
        p.get();
    }

}

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