Java多線程--生產者與消費者問題

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說明

Java中，線程之間的通訊主要是由java.lang.Object類提供的wait、notify和notifyAll這3個方法來完成：

①對象的wait方法被調用後，線程進入對象的等待隊列中，並釋放對象鎖，其它線程可以競爭使用此對象鎖；sleep方法使得一個線程進入睡眠狀態，但是線程所佔有的資源並沒有釋放。

②當對象的notify方法被調用，該方法會從對象的等待隊列中隨機取出一個線程來喚醒；notifyAll是喚醒等待隊列中所有線程，這些線程會與其它正在執行的線程共同競爭對象鎖。

③wait、notify和notifyAll這3個方法只能出現在synchronized作用的範圍內。當多個線程等待同一對象，而它們等待等待的條件不同時，應該使用notifyAll方法。notifyAll會導致效能下降，因為不必要的線程也會被喚醒。而notify喚醒的線程有可能不是所期望的線程。

生產者與消費者問題

這裡，將使用某類資源（用類Goods表示）的線程稱為消費者Consumer，產生同類資源的線程稱為Producer。要想使得Consumer和Producer能夠協同工作，則它們應該遵循如下規則：

(1)只要緩衝區buffer有空間，生產者Producer就可向其中存放資源；當緩衝區buffer已滿時，則讓生產者Producer等待，放棄自己已擷取的對象鎖，進入等待隊列；

(2)只要緩衝區中有資源可用，消費者Consumer就可以從buffer中取出資源；當buffer為空白時，則讓Consumer等待，放棄自己已擷取的對象鎖，進入等待隊列；

(3)Producer和Consumer不能同時讀、寫buffer。所以對buffer進行操作的方法increase(生產資源)和decrease(消費資源)均需要使用synchronized進行同步。

/** * Goods類，表示共用資源 */package com.hh.Producer.Consumer;public class Goods {private final int SIZE = 5;private int buffer = 0;/** * 共用資源增加 */public synchronized int increase() {if (buffer < SIZE) {++buffer;notify(); // 通知消費者可以消費} else {try {wait(); // 產生者線程等待，直到消費者線程發出notify通知} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}return buffer;}/** * 共用資源減少 */public synchronized int decrease() {if (buffer > 0) {--buffer;notify(); // 通知生產者可以生產} else {try {wait(); // 消費者線程等待，直到生產者線程發出notify通知} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}return buffer;}public int getGoodsSize() {return SIZE;}}

/** * Producer類，類比生產者線程 */package com.hh.Producer.Consumer;public class Producer implements Runnable {private Goods goods;public Producer(Goods goods) {this.goods = goods;}@Overridepublic void run() {while (true) {int goodsCount = goods.increase();if (goodsCount != goods.getGoodsSize()) {System.out.println("生產者生產了一件商品，目前商品數：" + goodsCount);} else {System.out.println("商品已滿，生產者等待");}try {Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}}

/** * Consumer類，類比消費者 */package com.hh.Producer.Consumer;public class Consumer implements Runnable {private Goods goods;public Consumer(Goods goods) {this.goods = goods;}@Overridepublic void run() {while (true) {int goodsCount = goods.decrease();if (goodsCount != 0) {System.out.println("消費者消費了一件商品，目前商品數：" + goodsCount);} else {System.out.println("商品已空，消費者等待");}try {Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}}

/** * 測試生產者Producer與消費者Consumer線程之間的通訊 */package com.hh.Producer.Consumer;public class TestMain {public static void main(String[] args) {Goods goods = new Goods();Producer producer = new Producer(goods);Consumer consumer = new Consumer(goods);new Thread(producer).start();new Thread(consumer).start();}}

注意：是在共用資源Goods類中進行wait和notify操作，並不是在Producer或者Consumer類中。

對於這樣的問題，一定要自己動手寫範例代碼，這樣才能較好的理解線程之間的通訊問題。