Java多線程:生產(chǎn)者與消費(fèi)者案例

更新時(shí)間：2021年07月27日 17:06:56 作者：魚小洲

這篇文章主要介紹了Java并發(fā)編程中的生產(chǎn)者與消費(fèi)者模型簡述,多線程并發(fā)是Java編程中最終要的部分之一,需要的朋友可以參考下，希望能給你帶來幫助

前言

想象一下生活中哪些是和線程沾邊的？飯店炒菜就是一個(gè)很好的例子

首先客人要吃菜，前提是廚師要炒好，也就是說，廚師不炒好的話客人是沒有飯菜的。這時(shí)候，廚師就是一個(gè)線程，客人拿菜就是另一個(gè)線程。

工具

jdk13，IDEA2019.1.4

知識點(diǎn)

Thread、Runnable、synchronized、面向?qū)ο笾R（繼承、封裝、接口、方法重寫）、條件判斷以及線程的一些其他知識點(diǎn)

設(shè)計(jì)思路

首先要有兩個(gè)線程，也就是說要兩個(gè)類，分別是Producer（生產(chǎn)者）和Consumer（消費(fèi)者）。

由于我們是模擬廚師與客人之間的互動，也就是說還需要一個(gè)類來封裝信息：Message（類）。

然后，避免線程之間發(fā)生數(shù)據(jù)混亂的情況，肯定還需要使用synchronized來進(jìn)行線程同步。

具體步驟

首先我們來一份沒有用synchronized的代碼，先看看效果：

public class Message {
    private String title;
    private String content;
    Message(){
    };
    public Message(String title, String content) {
        this.title = title;
        this.content = content;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
}
/*
* 定義生產(chǎn)者類Producer
* */
class Producer implements Runnable{
    private Message msg=null;
    public Producer(Message msg) {
        this.msg = msg;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<=50;i++){
            if (i%2==0){
                this.msg.setTitle("喜歡夜雨嗎？");
                try {
                    Thread.sleep(100);
                }catch (InterruptedException e){
                    System.out.println(e);
                }
                this.msg.setContent("是的呢！");
            }else {
                this.msg.setTitle("還不關(guān)注我嗎？");
                try {
                    Thread.sleep(100);
                }catch (InterruptedException e){
                    System.out.println(e);
                }
                this.msg.setContent("好的呢！");
            }
        }
    }
}
/*
* 定義消費(fèi)者類Consumer
* */
class Consumer implements Runnable{
    private Message msg=null;
    public Consumer(Message msg) {
        this.msg = msg;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<=50;i++){
            try {
                Thread.sleep(100);
            }catch (InterruptedException e){
                System.out.println(e);
            }
            System.out.println(this.msg.getTitle()+"--->"+this.msg.getContent());
        }
    }
}
class TestDemo{
    public static void main(String[] args) {
        Message msg=new Message();
        new Thread(new Producer(msg)).start();
        new Thread(new Consumer(msg)).start();
    }
}

看看運(yùn)行結(jié)果：

在這里插入圖片描述

看仔細(xì)咯，發(fā)生了數(shù)據(jù)錯(cuò)亂啊，Title與Content沒有一一對應(yīng)欸。咋辦？

能咋辦，改代碼唄。

發(fā)生數(shù)據(jù)混亂的原因完全是因?yàn)椋a(chǎn)者線程還沒生產(chǎn)的時(shí)候，消費(fèi)者就已經(jīng)消費(fèi)了（至于消費(fèi)的啥我也不知道，我也不敢問?。?。所以造成了數(shù)據(jù)混亂，不過我們上面說了啊，要使用synchronized來讓線程同步一下。但是又會出問題，我們接著往下看

class TestDemo{
    public static void main(String[] args) {
        Message msg=new Message();
        new Thread(new Producer(msg)).start();
        new Thread(new Consumer(msg)).start();
    }
}
class Message{
    private String title,content;
    public synchronized void set(String title,String content){
        this.title=title;
        this.content=content;
    }
    public synchronized void get(){
        try {
            Thread.sleep(1000);
        }catch (InterruptedException e){
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println(this.title+"-->"+this.content);
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
}
class Producer implements Runnable{
    private Message msg=null;
    Producer(Message msg){
        this.msg=msg;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<=50;i++){
            if (i%2==0){
                this.msg.set("喜歡夜雨嗎？","是的呢！");
            }else {
                this.msg.set("還不關(guān)注嗎？","好的呢！");
            }
        }
    }
}
class Consumer implements Runnable{
    private Message msg=null;
    Consumer(Message msg){
        this.msg=msg;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<=50;i++){
            this.msg.get();
        }
    }
}

我又重新封裝了一些方法，然后運(yùn)行的時(shí)候，wc，數(shù)據(jù)倒是不混亂了，但是呢，數(shù)據(jù)重復(fù)了一大堆。

在這里插入圖片描述

為啥會出現(xiàn)這個(gè)問題呢?最后想了一下，會出現(xiàn)這種問題的，就是因?yàn)榫€程的執(zhí)行順序的問題。我們想要實(shí)現(xiàn)的效果是生產(chǎn)者線程執(zhí)行了之后，讓生產(chǎn)者線程等待，而后讓消費(fèi)者線程執(zhí)行，等待消費(fèi)者線程執(zhí)行完成之后就又讓生產(chǎn)者線程繼續(xù)執(zhí)行。后來我又查了查官方文檔，發(fā)現(xiàn)Object類中專門有三個(gè)方法是與線程相關(guān)的：

方法	描述
public final void wait() throws InterruptedException	線程的等待
public final void notify()	喚醒第一個(gè)等待線程
public final void notifyAll()

當(dāng)我看到這些方法的時(shí)候，心里愣了一下，這不就是我們想要的方法嗎，用wait()方法來讓生產(chǎn)者線程等待，然后運(yùn)行消費(fèi)者線程，等消費(fèi)者線程執(zhí)行完了之后又讓生產(chǎn)者線程去執(zhí)行。這其中我們用true和false來表示運(yùn)行開始和運(yùn)行暫停。

最后我們來看看完成品的代碼：

class TestDemo{
    public static void main(String[] args) {
        Message msg=new Message();
        new Thread(new Producer(msg)).start();
        new Thread(new Consumer(msg)).start();
    }
}
class Message extends Exception{
    private String title,content;
    private boolean flag=true;
    // true表示正在生產(chǎn)，不要來取走，因?yàn)闆]由讓消費(fèi)者區(qū)走的
    // false表示可以取走，但是不能生產(chǎn)
    public synchronized void set(String title,String content){
        if (this.flag==false){
            try {
                super.wait();
            }catch (InterruptedException e){
                System.out.println(e);
            }
        }
        this.title=title;
        try {
            Thread.sleep(60);
        }catch (InterruptedException e){
            System.out.println(e);
        }
        this.content=content;
        this.flag=true; // 生產(chǎn)完成，修改標(biāo)志位
        super.notify(); // 喚醒等待線程
    }
    public synchronized void get(){
        if (flag==true) {// 已經(jīng)生產(chǎn)好了，等待取走
            try {
                super.wait();
            }catch (InterruptedException e){
                System.out.println(e);
            }
        }
        try {
            Thread.sleep(60);
        }catch (InterruptedException e){
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println(this.title+"-->"+this.content);
        this.flag=true;
        super.notify();
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
}
class Producer implements Runnable{
    private Message msg=null;
    Producer(Message msg){
        this.msg=msg;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<=50;i++){
            if (i%2==0){
                this.msg.set("喜歡夜雨嗎？","是的呢！");
            }else {
                this.msg.set("還不關(guān)注嗎？","好的呢！");
            }
        }
    }
}
class Consumer implements Runnable{
    private Message msg=null;
    Consumer(Message msg){
        this.msg=msg;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<=50;i++){
            this.msg.get();
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果我就不貼了，你們自己去測試一下吧…