技術標籤：Java學習java多執行緒

文章目錄

• 生產者、消費者問題
• 管程法
• 訊號燈法

生產者、消費者問題

應用場景：

1. 假設倉庫只能放一件產品，生產者放入一件產品到倉庫，消費者從倉取出一件產品。
2. 若倉庫有一件產品，則生產者必須等待消費者取出一件。
3. 若倉庫沒有產品，則消費者必須等待生產者放入一件產品。

這裡就涉及到一個執行緒通訊的問題。

1. 對於生產者，在生產了一件產品後要通知消費者取走。
2. 對於消費者，在取走了一件產品後要通知生產者生產。

在這個問題中，僅用synchronized是不夠的，它不能實現不同執行緒之間的訊息傳遞。

Java 提供了幾個方法來解決執行緒之間的通訊問題：

注意：這些都是Object類的方法，只能在同步方法或同步程式碼塊中使用，否則會丟擲異常。

管程法

生產者將生產好的資料放入緩衝區，消費者衝緩衝區中拿出資料，緩衝區同一時刻只能被一個人操作。

package lessen08_Thread;

//測試生產者消費者模型 —— 管程法（利用緩衝區）
public class TestPC01
 
 {
    public static void main(String[] args) {
        Buffer buffer = new Buffer();
        new Thread(new Producer(buffer)).start();
        new Thread(new Consumer(buffer)).start();
    }
}

//生產者
class Producer implements Runnable{
    Buffer buffer = null;

    public Producer(Buffer buffer) {
        this
 
.buffer = buffer;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            buffer.push(new Product(i));
            System.out.println("生產——>"+i);
        }
    }
}

//消費者
class Consumer implements Runnable{
    Buffer buffer = null;

    public Consumer(Buffer buffer) {
        this.buffer = buffer;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消費——>"+buffer.pop().getId());
        }
    }
}

//產品
class Product{
    private int id;

    public Product(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }
}

//緩衝區
class Buffer{
    private Product[] products = new Product[10];//存放產品
    private int count = 0;//當前緩衝區產品數量
    //放入產品[對緩衝區的操作涉及併發操作，可同步方法、同步程式碼塊、lock]
    public synchronized void push(Product product){
        //若緩衝區滿，則生產者需要等待取走
        if (count >= products.length){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        products[count++] = product;//生產
        //此時生產者生產了產品，通知消費者消費
        this.notifyAll();
    }

    //取走產品
    public synchronized Product pop() {
        //若緩衝區空，則消費者需等待生產者生產
        if(count <= 0){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        Product product = products[--count];//消費
        //此時消費者已經消費了一個產品，通知生產者生產
        this.notifyAll();
        return product;
    }
}

部分結果：

生產——>99
消費——>96
消費——>99
消費——>98
消費——>97
消費——>95
消費——>94
消費——>93
消費——>92

訊號燈法

通過標誌位來判斷是產者、消費者是等待還執行。

package lessen08_Thread;

//測試生產者消費者模型 ———— 訊號燈法（利用標誌位）
public class TestPC02 {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Thread(new Watcher(tv)).start();
        new Thread(new Player(tv)).start();
    }
}

//生產者————演員
class Player implements Runnable{

    TV tv = null;

    public Player(TV tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            tv.play("節目："+i);
        }
    }
}

//消費者————觀眾
class Watcher implements Runnable{
    TV tv = null;

    public Watcher(TV tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            tv.watch();
        }
    }
}

//產品————節目
class TV{
    String program;//表演的節目
    //true 演員表演，觀眾等待
    //false 觀眾觀看，演員等待
    boolean flag = true;

    //表演
    public synchronized void play(String program){
        if (!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.print("演員表演了："+program);
        //演員表演好了，通知觀眾觀看
        this.notifyAll();
        this.program = program;
        this.flag = false;//標誌位反轉

    }

    //觀看
    public synchronized void watch(){
        if(flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.print("觀眾觀看了："+program);
        //觀眾看完了，通知演員表演
        this.notifyAll();
        this.flag = true;
    }
}

部分結果：

演員表演了：節目：0
觀眾觀看了：節目：0
演員表演了：節目：1
觀眾觀看了：節目：1
演員表演了：節目：2
觀眾觀看了：節目：2