【Java】進程同步問題——生產者、消費者問題

進程同步問題——生產者、消費者問題

      生產者、消費者問題是操作系統中個著名的進程同步問題。一般是指: 有一羣生產者進程在生產產品，並將此產品提供給消費者進程去消費。爲使生產者進程和消費者進程能併發執行，在它們之間設置一個緩衝區， 生產者進程可將它所產的產品放入一個緩衝區中，消費者進程可從一個緩衝區取得一個產品消費。儘管所有的生產者進程和消費者進程都是以異步的方式運行的，但它們之間必須保持同步，即不允許消費者進程到一個空緩衝區去取產品，也不允許生產者進程向一個已裝有消息、 但尚未取走產品的滿緩衝區投放產品。這裏將“進程”換成“線程”，問題仍然成立。下面要做由事情就是用線程來模擬這一過程。

      在這裏設計一個公共類，信號量和共享資源都以靜態成員變量的形式存於該對象中。在創建線程對象時，將這個公共對象牀底進去，作爲線程對象的私有數據。這樣無論哪個線程對象，訪問的都是同一個信號量和共享資源。

公共類的實現：

public class Common {    //公共線程類
    private int production[];
    private int count;            //實際產品數目
    private int BUFFER_SIZE=6;    //緩衝區大小

    public Common(){
        production=new int[BUFFER_SIZE];
        count=0;
    }

    //從緩衝區取數據
    public synchronized int get(){
        int result;
        //循環檢測緩衝區是否可用
        while (count<=0) {
            try {
                wait();   //等待
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();

            }
        }
        result=production[--count];
        notifyAll();
        return result;
    }

    //向緩衝區寫數據
    public synchronized void put(int newProduct){
        //循環檢測緩衝區是否可用
        while (count>=BUFFER_SIZE){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        production[count++]=newProduct;
        notifyAll();
    }

}

消費者線程：

public class Consumer extends Thread {
    private Common common;
    public Consumer(Common thisCommon){
        common=thisCommon;
    }
    public void run(){
        int i,production;
        for(i=1;i<=20;i++){
            production=common.get();
            System.out.println("得到的數據是："+production);
            try {
                sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

生產者線程：

public class Producer extends Thread {
    private Common common;
    public Producer(Common thisCommon){
        common=thisCommon;
    }
    public synchronized void run(){
        for(int i=1;i<=10;i++){
            common.put(i);
            System.out.println("生產的數據是："+i);
            try{
                sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

主線程：

public class Producer_Consumer {
    public static void main(String[] args){
        Common common=new Common();
        //兩個生產者
        Producer producer1=new Producer(common);
        Producer producer2=new Producer(common);
        //一個消費者
        Consumer consumer=new Consumer(common);

        producer1.start();
        producer2.start();
        consumer.start();
    }
}

運行結果截圖：