生產者和消費者模式

生產者-消費者（producer-consumer）問題，也稱作有界緩衝區（bounded-buffer）問題，兩個進程共享一個公共的固定大小的緩衝區。其中一個是生產者，用於將消息放入緩衝區；另外一個是消費者，用於從緩衝區中取出消息。問題出現在當緩衝區已經滿了，而此時生產者還想向其中放入一個新的數據項的情形，其解決方法是讓生產者此時進行休眠，等待消費者從緩衝區中取走了一個或者多個數據後再去喚醒它。同樣地，當緩衝區已經空了，而消費者還想去取消息，此時也可以讓消費者進行休眠，等待生產者放入一個或者多個數據時再喚醒它。

一，首先定義公共資源類，其中的變量number是保存的公共數據。並且定義兩個方法，增加number的值和減少number的值。由於多線程的原因，必須加上synchronized關鍵字，注意while判斷的條件。

/**
 * 公共資源類
 */
public class PublicResource {
    private int number = 0;

    /**
     * 增加公共資源
     */
    public synchronized void increace() {
        while (number != 0) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        number++;
        System.out.println(number);
        notify();
    }

    /**
     * 減少公共資源
     */
    public synchronized void decreace() {
        while (number == 0) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        number--;
        System.out.println(number);
        notify();
    }
}

 

二，分別定義生產者線程和消費者線程，並模擬多次生產和消費，即增加和減少公共資源的number值

/**
 * 生產者線程，負責生產公共資源
 */
public class ProducerThread implements Runnable {
    private PublicResource resource;

    public ProducerThread(PublicResource resource) {
        this.resource = resource;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            resource.increace();
        }
    }
}
/**
 * 消費者線程，負責消費公共資源
 */
public class ConsumerThread implements Runnable {
    private PublicResource resource;

    public ConsumerThread(PublicResource resource) {
        this.resource = resource;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            resource.decreace();
        }
    }
}

 

三，模擬多個生產者和消費者操作公共資源的情形，結果須保證是在允許的範圍內。

public class ProducerConsumerTest {
    public static void main(String[] args) {
        PublicResource resource = new PublicResource();
        new Thread(new ProducerThread(resource)).start();
        new Thread(new ConsumerThread(resource)).start();
        new Thread(new ProducerThread(resource)).start();
        new Thread(new ConsumerThread(resource)).start();
        new Thread(new ProducerThread(resource)).start();
        new Thread(new ConsumerThread(resource)).start();
    }
}