多线程程序一段问题代码分析（生产者消费者）

问题在《一个java生产者消费者代码的问题》，解答一下，只解释原因，其他不考虑。

 

作者要的是一个生产者生成，接着必须有一个消费者消费，那这不是需要单线程吗？或者使用1个大小的阻塞队列。所以只谈论问题本身，不谈论好不好。

 

具体代码：

import java.util.concurrent.locks.Condition;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


//生产/消费者模式

public class Basket {

    Lock lock = new ReentrantLock();


    // 产生Condition对象

    Condition produced = lock.newCondition();

    Condition consumed = lock.newCondition();

    boolean available = false;


    public void produce() throws InterruptedException {

        lock.lock();


        try {

            if (available) {

                produced.await(); // 放弃lock进入睡眠

            }


            System.out.println("Apple produced.");


            available = true;


            consumed.signal(); // 发信号唤醒等待这个Condition的线程

        } finally {

            lock.unlock();

        }

    }


    public void consume() throws InterruptedException {

        lock.lock();


        try {

            if (!available) {

                consumed.await(); // 放弃lock进入睡眠

            }


            /* 吃苹果 */

            System.out.println("Apple consumed.");


            available = false;


            produced.signal(); // 发信号唤醒等待这个Condition的线程

        } finally {

            lock.unlock();

        }

    }

}

 

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

//测试用类
public class ConditionTester {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Basket basket = new Basket();

        // 定义一个producer
        Runnable producer = new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    basket.produce();
                } catch (InterruptedException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
        };

        // 定义一个consumer
        Runnable consumer = new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    basket.consume();
                } catch (InterruptedException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
        };

        // 各产生10个consumer和producer
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

        for (int i = 0; i < 4; i++)
            service.submit(consumer);

        Thread.sleep(2000 * 2);

        for (int i = 0; i < 4; i++)
            service.submit(producer);

        service.shutdown();
    }
}

 

原因分析：

1、假设前面有2个producer(此时available=true)

1.1、一个在等待lock

1.2、一个await

2、consumer生成内容后，available=false，produced.signal(); 最后lock.unlock();

3.1、因为lock.unlock所以会触发一个lock获取到锁（虽然signal也会触发等待这个条件的其他线程，但是多线程大家都知道什么时候触发这是不确定的），如果此时正好是[1.1]那么因为available=false，执行完释放锁

3.2、produced.signal()所以会触发一个await的producer；

 

解决方案：

只要保证[3.1]还是需要await即可解决问题

 

所以加一个 AtomicInteger producedAwaitCounter = new AtomicInteger(0); 统计当前等待的生产者，如果当前available=false，但已经有生产者生成了内容，那么先等待消费者消费了再说

 

            if (available || producedAwaitCounter.get() > 0) {

                producedAwaitCounter.incrementAndGet();

                produced.await(); // 放弃lock进入睡眠

                producedAwaitCounter.decrementAndGet();

            }

 

当然最简单的是使用：自旋，原理可以自己分析下：

            while (available) {

                produced.await(); // 放弃lock进入睡眠

            }

 

 

package com.sishuok.es.test;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.locks.Condition;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


//生产/消费者模式

public class Basket {

    Lock lock = new ReentrantLock(true);


// 产生Condition对象

    Condition produced = lock.newCondition();

    Condition consumed = lock.newCondition();

    boolean available = false;
    AtomicInteger producedAwaitCounter = new AtomicInteger(0);


    public void produce() throws InterruptedException {

        lock.lock();

        try {

            if (available || producedAwaitCounter.get() > 0) {
                producedAwaitCounter.incrementAndGet();
                produced.await(); // 放弃lock进入睡眠
                producedAwaitCounter.decrementAndGet();
            }

            System.out.println("Apple produced.");


            available = true;


            consumed.signal(); // 发信号唤醒等待这个Condition的线程

        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }


    public void consume() throws InterruptedException {

        lock.lock();


        try {

            if (!available) {
                consumed.await(); // 放弃lock进入睡眠
            }

            /* 吃苹果 */

            System.out.println("Apple consumed.");


            available = false;

            produced.signal(); // 发信号唤醒等待这个Condition的线程
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }

}

 

在回答里还一个类似的，不过还是不太一样。

http://blog.csdn.net/liguogangde/article/details/9103501

 

评论

1 楼 teasp 2013-06-25  

虽然consumer或者producer signal另外的线程之后，没法保证下一个获取锁的到底是consumer还是producer，但是available变量可以保证如果下一个获取锁的跟signal的那个是同样类型的（都是producer或者consumer），那么它会进入wait状态。