用Java线程协作模拟 - Alice,Bob和Robert博士的协作

1. 问题描述：

   Robert博士要进行一场实验，她需要两个助手Alice和Bob，Alice负责从一箱试管剂中取出优先级最高的试管剂(每个试管剂
都有编号ID，规定ID最小的优先级最高)放到试管剂台容器里，该容器里只能放入一个试管剂；当Alice把试管剂放到容器里后，
就会通知Bob，然后Bob把试管剂送到Rober博士的实验室，然后Robert又会通知Alice， Alice看到容器里空了，就会放入下一个
优先级最高的试管剂并通知Bob...如此循环。

  请用计算机模拟仿真该场景过程。

2. 问题分析：

   这是典型的对象通信问题。即线程间的协作问题。

3. 实现方法

(1) 一箱试管剂中取出优先级最高的试管剂(每个试管剂都有编号ID，规定ID最小的优先级最高)

     用优先级队列来模拟试管剂箱。

package boke.thread4;

/**
 * 基于数组的优先级队列【最小的元素具有最大优先权】
 * 
 * @since jdk1.6
 * @author 毛正吉
 * @version 1.0
 * @date 2010.05.25
 * 
 */
public class PriorityQueue {
	public static void main(String[] args) throws PriorityQueueException {
		PriorityQueue pq = new PriorityQueue();
		pq.enQueue(10);
		pq.enQueue(40);
		pq.enQueue(43);
		pq.enQueue(20);
		pq.enQueue(50);
		pq.enQueue(30);
		pq.enQueue(99);

		while (!pq.isEmpty()) {
			int element = pq.delQueue();
			System.out.print(element + " ");
		}
		System.out.println("");
	}

	private int[] pqElements;
	private int count;
	private static final int MAX_PQ_SIZE = 1000;

	public PriorityQueue() {
		pqElements = new int[MAX_PQ_SIZE];
	}

	public void enQueue(int item) throws PriorityQueueException {
		if (!isFull()) {
			pqElements[count] = item;
			count++;
		} else {
			throw new PriorityQueueException("PriorityQueue is full!");
		}
	}

	public int delQueue() throws PriorityQueueException {
		if (!isEmpty()) {
			int min = pqElements[0];
			int minIndex = 0;

			for (int i = 1; i < count; i++) {
				if (pqElements[i] < min) {
					min = pqElements[i];
					minIndex = i;
				}
			}

			pqElements[minIndex] = pqElements[count - 1];
			count--;
			return min;
		} else {
			throw new PriorityQueueException("PriorityQueue is empty!");
		}
	}

	public void makeEmpty() {
		count = 0;
	}

	public boolean isEmpty() {
		return count == 0;
	}

	public boolean isFull() {
		return count == MAX_PQ_SIZE;
	}

	public int length() {
		return count;
	}
}

---------------------------------------

package boke.thread4;

/**
 * TODO 队列异常
 * 
 * @since jdk1.6
 * @author 毛正吉
 * @version 1.0
 * @date 2010.05.25
 * 
 */
public class PriorityQueueException extends Exception {
	public PriorityQueueException() {
		super("Queue Exception");
	}

	public PriorityQueueException(String msg) {
		super(msg);
	}
}

(2) 试管剂台容器，该容器里只能放入一个试管剂。

package boke.thread4;

/**
 * 试管剂容器
 * 
 * @since jdk1.6
 * @author 毛正吉
 * @version 1.0
 * @date 2010.05.25
 * 
 */
public class Container {
	int tubeID; // 试管剂ID
	boolean isFull = false; // 容器里是否有试管剂

	/**
	 * 容器里放入试管剂
	 * 
	 * @param ID
	 */
	public synchronized void put(int ID) {
		if (!isFull) { // 容器里没有试管剂
			tubeID = ID; // 放入试管剂
			System.out.println("Alice 把试管剂：" + tubeID + " 放入到容器里");
			isFull = true; // 则容器里有试管剂
			notify(); // 通知
		}
		try {
			wait(); // 自己等待
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	/**
	 * 从容器里取走试管剂
	 * 
	 * @return
	 */
	public synchronized int get() {
		if (!isFull) { // 容器里没有试管剂
			try {
				wait(); // 等待
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		isFull = false; // 容器里有试管剂

		executeLogic(tubeID); // 执行业务逻辑

		notify();// 通知
		return tubeID; // 返回值
	}

	private void executeLogic(int value) {
		System.out.println("Bob 从容器里取走试管剂：" + value);
	}
}

(3) Alice

package boke.thread4;

/**
 * 模拟Alice
 * 
 * @since jdk1.6
 * @author 毛正吉
 * @version 1.0
 * @date 2010.05.25
 * 
 */
class Alice extends Thread {
	Container c; // 容器
	PriorityQueue pq; // 优先级队列

	/**
	 * 构造方法
	 * 
	 * @param c
	 * @param pq
	 */
	Alice(Container c, PriorityQueue pq) {
		this.c = c;
		this.pq = pq;
	}

	/**
	 * 运行任务
	 */
	public void run() {
		try {
			while (!pq.isEmpty()) {
				int ID = pq.delQueue(); // 拿出优先级最高的试管剂
				c.put(ID); // 放置到容器里
			}
		} catch (PriorityQueueException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

(4) Bob

package boke.thread4;

/**
 * 模拟Bob
 * 
 * @since jdk1.6
 * @author 毛正吉
 * @version 1.0
 * @date 2010.05.25
 * 
 */
class Bob extends Thread {
	Container c; // 容器
	PriorityQueue pq; // 优先级队列

	/**
	 * 构造方法
	 * 
	 * @param c
	 * @param pq
	 */
	Bob(Container c, PriorityQueue pq) {
		this.c = c;
		this.pq = pq;
	}

	/**
	 * 运行任务
	 */
	public void run() {
		while (true) {
			c.get(); // Bob从容器里取出试管剂
		}
	}
}

(5) 场景类Client

package boke.thread4;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 场景类
 * 
 * @since jdk1.6
 * @author 毛正吉
 * @version 1.0
 * @date 2010.05.25
 * 
 */
public class Client {
	/**
	 * 
	 * @param args
	 * @throws PriorityQueueException
	 */
	public static void main(String[] args) throws PriorityQueueException {
		Container c = new Container(); // 容器
		PriorityQueue pq = new PriorityQueue(); // 优先级队列
		for (int i = 19; i < 100; i++) { // 试管剂
			pq.enQueue(i);
		}

		Alice alice = new Alice(c, pq); // Alice
		Bob bob = new Bob(c, pq); // Bob

		ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
		exec.execute(alice);
		exec.execute(bob);
		exec.shutdown();
	}
}

4. 输出结果：

Alice 把试管剂：19 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：19
Alice 把试管剂：20 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：20
Alice 把试管剂：21 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：21
Alice 把试管剂：22 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：22
Alice 把试管剂：23 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：23
Alice 把试管剂：24 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：24
Alice 把试管剂：25 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：25
Alice 把试管剂：26 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：26
Alice 把试管剂：27 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：27
Alice 把试管剂：28 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：28
Alice 把试管剂：29 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：29
Alice 把试管剂：30 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：30
Alice 把试管剂：31 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：31
Alice 把试管剂：32 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：32
Alice 把试管剂：33 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：33
Alice 把试管剂：34 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：34
Alice 把试管剂：35 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：35
Alice 把试管剂：36 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：36
Alice 把试管剂：37 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：37
Alice 把试管剂：38 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：38
Alice 把试管剂：39 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：39
Alice 把试管剂：40 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：40
Alice 把试管剂：41 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：41
Alice 把试管剂：42 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：42
Alice 把试管剂：43 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：43
Alice 把试管剂：44 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：44
Alice 把试管剂：45 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：45
Alice 把试管剂：46 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：46
Alice 把试管剂：47 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：47
Alice 把试管剂：48 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：48
Alice 把试管剂：49 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：49
Alice 把试管剂：50 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：50
Alice 把试管剂：51 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：51
Alice 把试管剂：52 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：52
Alice 把试管剂：53 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：53
Alice 把试管剂：54 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：54
Alice 把试管剂：55 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：55
Alice 把试管剂：56 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：56
Alice 把试管剂：57 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：57
Alice 把试管剂：58 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：58
Alice 把试管剂：59 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：59
Alice 把试管剂：60 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：60
Alice 把试管剂：61 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：61
Alice 把试管剂：62 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：62
Alice 把试管剂：63 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：63
Alice 把试管剂：64 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：64
Alice 把试管剂：65 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：65
Alice 把试管剂：66 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：66
Alice 把试管剂：67 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：67
Alice 把试管剂：68 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：68
Alice 把试管剂：69 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：69
Alice 把试管剂：70 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：70
Alice 把试管剂：71 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：71
Alice 把试管剂：72 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：72
Alice 把试管剂：73 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：73
Alice 把试管剂：74 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：74
Alice 把试管剂：75 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：75
Alice 把试管剂：76 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：76
Alice 把试管剂：77 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：77
Alice 把试管剂：78 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：78
Alice 把试管剂：79 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：79
Alice 把试管剂：80 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：80
Alice 把试管剂：81 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：81
Alice 把试管剂：82 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：82
Alice 把试管剂：83 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：83
Alice 把试管剂：84 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：84
Alice 把试管剂：85 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：85
Alice 把试管剂：86 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：86
Alice 把试管剂：87 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：87
Alice 把试管剂：88 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：88
Alice 把试管剂：89 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：89
Alice 把试管剂：90 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：90
Alice 把试管剂：91 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：91
Alice 把试管剂：92 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：92
Alice 把试管剂：93 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：93
Alice 把试管剂：94 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：94
Alice 把试管剂：95 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：95
Alice 把试管剂：96 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：96
Alice 把试管剂：97 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：97
Alice 把试管剂：98 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：98
Alice 把试管剂：99 放入到容器里
Bob 从容器里取走试管剂：99

评论

11 楼 wfine 2010-06-02  

建议PriorityQueue 用JDK自带PriorityBlockingQueue

10 楼 mathgl 2010-06-01  

producer-consumer model???

9 楼 select*from爱 2010-06-01  

maozj 写道

声明： 本人在javaeye网站上发布的论坛帖子都是原创，有些题目也是原创。。。如果评为新手帖 那说明实力不够 还需自我修养。。。但如果你只是看都没看就评为新手帖，那我只能说 你与技术无缘

+1

8 楼 littleJava 2010-06-01  

应该属于 生产者和消费者模式

7 楼 imhades 2010-06-01  

message queue...

6 楼 maozj 2010-06-01  

amwiacel 写道

对学习线程非常有用.....

呵呵 学习和分享。。。

5 楼 maozj 2010-06-01  

jy1245626 写道

楼主的帖子我觉得挺好，虽然不入高人耳目，但对我来说很有用，工作了四年多了多线程的接触几乎为0。

建议je对评分进行改进

评任何一个级别的帖子都必须回帖说出理由，否则不予评贴

谢谢支持~~ 只要每个人有心 都可以把自己好的想法发布出来 分享才快乐~~

4 楼 amwiacel 2010-06-01  

对学习线程非常有用.....

3 楼 jy1245626 2010-06-01  

楼主的帖子我觉得挺好，虽然不入高人耳目，但对我来说很有用，工作了四年多了多线程的接触几乎为0。

建议je对评分进行改进

评任何一个级别的帖子都必须回帖说出理由，否则不予评贴

2 楼 maozj 2010-06-01  

声明： 本人在javaeye网站上发布的论坛帖子都是原创，有些题目也是原创。。。如果评为新手帖 那说明实力不够 还需自我修养。。。但如果你只是看都没看就评为新手帖，那我只能说 你与技术无缘

1 楼 maozj 2010-06-01  

新手帖？ 谁评的 题目都是原创