线程通信两种方式解决生产者和消费者模式问题

た入场券 2024-03-27 16:36 68阅读 0赞

### 线程协作 生产者和消费者模式 ###

#### 线程通信 ####

*  应用场景：生产者和消费者问题
    
     *  假设仓库中只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库,消费者将仓库中产品取走消费.
     *  如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止.
     *  如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止．

![在这里插入图片描述][61d41c58dfc54a678176e9cbd9f7fe57.png]

#### 线程通信-分析 ####

##### 这是一个线程同步问题生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件 #####

*  对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待﹒而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费
 *  对于消费者﹐在消费之后﹐要通知生产者已经结束消费﹐需要生产新的产品以供消费.
 *  在生产者消费者问题中﹐仅有synchronized是不够的
    
     *  synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
     *  synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(通信)

#### Java提供的几个方法解决线程之间通信的问题 ####

##### 均是Object 类的方法，都只能在 同步方法 或者 同步代码块 中使用，否则会抛出异常IIIegaImonitorStateException #####

![在这里插入图片描述][77030afc99e34bd0b02fa8100fef87bb.png]

#### 解决方式一 ####

##### 并发协作模型“生产者/消费者模式” —> 管程法 #####

*  生产者：负责生产数据的模块（可能是方法、对象、线程、进程）
 *  消费者：负责处理数据的模块（可能是方法、对象、线程、进程）
 *  缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“缓冲区”

##### 生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据 #####

![在这里插入图片描述][fecffdae5c17444a87653f8b4c04993f.png]

##### 生产和消费案例 #####

package com.senior;
    
    /*
        测试：生产者消费者模型-->利用缓冲区解决：管程法
            需要的四个对象：生产者、消费者、产品、缓冲区
     */
    public class TestPC {
        
        public static void main (String[] args) {
        
            SynContainer container = new SynContainer ();
    
            new Productor (container).start ();
            new Consumer (container).start ();
        }
    }
    
    //生产者
    class Productor extends Thread{
        
        SynContainer container;
    
        public Productor(SynContainer container){
        
            this.container = container;
        }
    
        //生产
    
        @Override
        public void run () {
        
            for (int i = 1; i < 100; i++) {
        
                container.push (new Product (i));
                System.out.println ("生产了 "+i+" 个产品");
            }
        }
    }
    
    //消费者
    class Consumer extends Thread{
        
        SynContainer container;
    
        public Consumer(SynContainer container){
        
            this.container = container;
        }
    
        //消费
    
        @Override
        public void run () {
        
            for (int i = 1; i < 100; i++) {
        
                System.out.println ("消费了 "+container.pop ().id+" 个产品");
            }
        }
    }
    
    //产品
    class Product{
        
        int id;//产品编号
    
        public Product (int id) {
        
            this.id = id;
        }
    }
    
    //缓冲区
    class SynContainer{
        
    
        //需要一个容器大小
        Product[] products =  new Product[10];
        //容器计数器
        int count = 0;
    
        //生产者放入产品
        public synchronized void push(Product product){
        
            //如果容器满了，就需要等待消费者，消费
            while (count==products.length){
        
                //通知消费者消费，生产者等待
                try {
        
                    this.wait ();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace ();
                }
            }
            //如果没有满，就需要生产者放入产品
            products[count] = product;
            count++;
    
            //可以通知消费者消费了
            this.notifyAll ();
    
        }
    
        //消费者拿走产品
        public synchronized Product pop(){
        
            //判断能否消费
            while (count==0){
        
                //等待生产者生产，消费者等待
                try {
        
                    this.wait ();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace ();
                }
            }
    
            //如果可以消费，就消费
            count--;
            Product product = products[count];
    
            //吃完了，通知生产者生产
            this.notifyAll ();
            return product;
    
        }
    }

#### 解决方式二 ####

##### 并发协作模型“生产者/消费者模式” —> 信号灯法 #####

*  通过标志位

##### 演员和观众案例 #####

package com.senior;
    
    /*
        测试生产者消费者问题：信号灯法，标志位解决
     */
    public class TestPC2 {
        
        public static void main (String[] args) {
        
            TV tv = new TV ();
            new Actor (tv).start ();
            new Audience (tv).start ();
        }
    }
    
    class Actor extends Thread{
        
        TV tv;
    
        public Actor (TV tv) {
        
            this.tv = tv;
        }
    
        @Override
        public void run () {
        
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
                if (i%2==0){
        
                    this.tv.play ("快乐大本营播放中");
                }else {
        
                    this.tv.play ("抖音记录美好生活");
                }
            }
        }
    }
    
    class Audience extends Thread{
        
        TV tv;
    
        public Audience (TV tv) {
        
            this.tv = tv;
        }
    
        @Override
        public void run () {
        
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
                tv.watch ();
            }
        }
    }
    
    class TV{
        
    
    
        String video;//节目
        boolean flag = true;//默认为真
    
        //表演
        public synchronized void play(String video){
        
            if (!flag){
        
                try {
        
                    this.wait ();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace ();
                }
            }
            System.out.println ("演员表演了："+video);
            //通知观众观看
            this.notifyAll ();
            this.video = video;
            this.flag = !this.flag;
        }
    
        //观看
        public synchronized void watch(){
        
            if (flag){
        
                try {
        
                    this.wait ();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace ();
                }
            }
            System.out.println ("观众观看了："+video);
            //通知演员表演
            this.notifyAll ();
            this.flag = !this.flag;
    
    
        }
    }

[61d41c58dfc54a678176e9cbd9f7fe57.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/83fd5ac4790a488b85d7098aa2be0d3f.png
[77030afc99e34bd0b02fa8100fef87bb.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/16ccf3a3592b49e1b84ef6dd4c0d078e.png
[fecffdae5c17444a87653f8b4c04993f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/4dc77f16a2e24d2da15e72fae09ee525.png