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Java设计模式之生产者消费者模式

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对于多线程程序来说,不管任何编程语言,生产者和消费者模型都是最经典的。就像学习每一门编程语言一 样,Hello World!都是最经典的例子。

  实际上,准确说应该是“生产者-消费者-仓储”模型,离开了仓储,生产者消费者模型就显得没有说服力了。

  对于此模型,应该明确一下几点:

  1、生产者仅仅在仓储未满时候生产,仓满则停止生产。

  2、消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费,仓空则等待。

  3、当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。

  4、生产者在生产出可消费产品时候,应该通知等待的消费者去消费。

  此模型将要结合java.lang.Object的wait与notify、notifyAll方法来实现以上的需求。这是非常重要的。


   /**
   * Java线程:并发协作-生产者消费者模型
  *
   * @author leizhimin 2009-11-4 14:54:36
  */
   public class Test {
  public static void main(String[] args) {
   Godown godown = new Godown(30);
   Consumer c1 = new Consumer(50, godown);
   Consumer c2 = new Consumer(20, godown);
   Consumer c3 = new Consumer(30, godown);
   Producer p1 = new Producer(10, godown);
   Producer p2 = new Producer(10, godown);
   Producer p3 = new Producer(10, godown);
   Producer p4 = new Producer(10, godown);
   Producer p5 = new Producer(10, godown);
   Producer p6 = new Producer(10, godown);
   Producer p7 = new Producer(80, godown);
  c1.start();
   c2.start();
  c3.start();
  p1.start();
  p2.start();
   p3.start();
  p4.start();
  p5.start();
  p6.start();
   p7.start();
  }
  }
  /**
  * 仓库
  */
   class Godown {
  public static final int max_size = 100; //最大库存量
   public int curnum; //当前库存量
  Godown() {
  }
   Godown(int curnum) {
  this.curnum = curnum;
  }
  /**
   * 生产指定数量的产品
  *
  * @param neednum
  */
   public synchronized void produce(int neednum) {
  //测试是否需要生产
   while (neednum + curnum > max_size) {
  System.out.println("要生产的产 品数量" + neednum + "超过剩余库存量" + (max_size - curnum) + ",暂时不能执行生产任务!");
   try {
  //当前的生产线程等待
  wait();
   } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  }
   }
  //满足生产条件,则进行生产,这里简单的更改当前库存量
  curnum += neednum;
   System.out.println("已经生产了" + neednum + "个产品,现仓储量为" + curnum);
  //唤醒 在此对象监视器上等待的所有线程
  notifyAll();
  }
  /**
  * 消费指定数量的产品
   *
  * @param neednum
  */
   public synchronized void consume(int neednum) {
  //测试是否可消费
   while (curnum < neednum) {
  try {
  //当前的生产线程等待
   wait();
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  }
  //满足消费条件,则进行消费,这里简单的更改当前库存量
   curnum -= neednum;
  System.out.println("已经消费了" + neednum + "个产品,现仓 储量为" + curnum);
  //唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
  notifyAll();
  }
   }
  /**
  * 生产者
  */
  class Producer extends Thread {
   private int neednum; //生产产品的数量
  private Godown godown; //仓库
   Producer(int neednum, Godown godown) {
  this.neednum = neednum;
   this.godown = godown;
  }
  public void run() {
  //生产指定数量的 产品
  godown.produce(neednum);
  }
  }
  /**
  * 消费者
   */
  class Consumer extends Thread {
  private int neednum; //生 产产品的数量
  private Godown godown; //仓库
   Consumer(int neednum, Godown godown) {
  this.neednum = neednum;
   this.godown = godown;
  }
  public void run() {
  //消费指定数量的 产品
  godown.consume(neednum);
  }
  }

 


   已经生产了10个产品,现仓储量为40
  已经生产了10个产品,现仓储量为50
  已经消费了50个产品,现仓储量为0
   已经生产了80个产品,现仓储量为80
  已经消费了30个产品,现仓储量为50
  已经生产了10个产品,现仓储量为60
   已经消费了20个产品,现仓储量为40
  已经生产了10个产品,现仓储量为50
  已经生产了10个产品,现仓储量为60
   已经生产了10个产品,现仓储量为70
  Process finished with exit code 0

  说明:

  对于本例,要说明的是当发现不能满足生产或者消费条件的时候,调用对象的wait方法,wait方法的作用是释放当前线程的所获得的锁,并调用 对象的notifyAll() 方法,通知(唤醒)该对象上其他等待线程,使得其继续执行。这样,整个生产者、消费者线程得以正确的协作执行。

  notifyAll() 方法,起到的是一个通知作用,不释放锁,也不获取锁。只是告诉该对象上等待的线程“可以竞争执行了,都醒来去执行吧”。

  本例仅仅是生产者消费者模型中最简单的一种表示,本例中,如果消费者消费的仓储量达不到满足,而又没有生产者,则程序会一直处于等待状态,这当 然是不对的。实际上可以将此例进行修改,修改为,根据消费驱动生产,同时生产兼顾仓库,如果仓不满就生产,并对每次最大消费量做个限制,这样就不存在此问 题了,当然这样的例子更复杂,更难以说明这样一个简单模型。

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评论
1 楼 帅先勃 2012-07-28  

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