Java線程：并發協作-生產者消費者模型

? ? ? ? 對于多線程程序來說，不管任何編程語言，生產者和消費者模型都是最經典的。就像學習每一門編程語言一樣，Hello World！都是最經典的例子。

????????實際上，準確說應該是“生產者-消費者-倉儲”模型，離開了倉儲，生產者消費者模型就顯得沒有說服力了。

????????對于此模型，應該明確一下幾點：

生產者僅僅在倉儲未滿時候生產，倉滿則停止生產。

消費者僅僅在倉儲有產品時候才能消費，倉空則等待。

當消費者發現倉儲沒產品可消費時候會通知生產者生產。

生產者在生產出可消費產品時候，應該通知等待的消費者去消費。

????????此模型將要結合java.lang.Object的wait與notify、notifyAll方法來實現以上的需求。這是非常重要的。

/**?*?Java線程：并發協作-生產者消費者模型?*/?? public?class?Test?{??public?static?void?main(String[]?args)?{??Godown?godown=new?Godown(30);??Consumer?c1=new?Consumer(50,godown);??Consumer?c2=new?Consumer(20,godown);??Consumer?c3=new?Consumer(30,godown);??Producer?p1=new?Producer(10,godown);??Producer?p2=new?Producer(10,godown);??Producer?p3=new?Producer(10,godown);??Producer?p4=new?Producer(10,godown);??Producer?p5=new?Producer(10,godown);??Producer?p6=new?Producer(10,godown);??Producer?p7=new?Producer(80,godown);??c1.start();??c2.start();??c3.start();??p1.start();??p2.start();??p3.start();??p4.start();??p5.start();??p6.start();??p7.start();??}?? }?? /**?*?倉庫?*/?? class?Godown{??public?static?final?int?max_size=100;//最大庫存量??public?int?curnum;//當前庫存量??Godown()?{??}??Godown(int?curnum){??this.curnum=curnum;??}??/**?*?生產指定數量的產品?*/??public?synchronized?void?produce(int?neednum){??//測試是否需要生產??while(neednum+curnum>max_size){??System.out.println("要生產的產品數量"?+?neednum?+"超過剩余庫存量"?+?(max_size?-?curnum)?+"，暫時不能執行生產任務!");??try?{??//當前的生產線程等待??wait();??}?catch?(InterruptedException?e)?{??e.printStackTrace();??}??}??//滿足生產條件，則進行生產，這里簡單的更改當前庫存量??curnum+=neednum;??System.out.println("已經生產了"+neednum+"個產品，現倉儲量為"+curnum);??//喚醒在此對象監視器上等待的所有線程??notifyAll();??}??/**?*?消費指定數量的產品?*/??public?synchronized?void?consume(int?neednum){??//測試是否可以消費??while(curnum<neednum){??try?{??//當前的生產線程等待??wait();??}?catch?(InterruptedException?e)?{??e.printStackTrace();??}??}??//滿足消費條件，則進行消費，這里簡單的更改當前庫存??curnum-=neednum;??System.out.println("已經消費了"?+?neednum?+"個產品，現倉儲量為"?+?curnum);??//喚醒在此對象監視器上等待的所有線程??notifyAll();??}?? }?? //生產者?? class?Producer?extends?Thread{??private?int?neednum;//生產產品的數量??private?Godown?godown;//倉庫??Producer(int?neednum,?Godown?godown)?{??this.neednum?=?neednum;??this.godown?=?godown;??}??public?void?run(){??//生產指定數量的產品??godown.produce(neednum);??}?? }?? //消費者?? class?Consumer?extends?Thread{??private?int?neednum;//消費產品的數量??private?Godown?godown;//倉庫??Consumer(int?neednum,?Godown?godown)?{??this.neednum?=?neednum;??this.godown?=?godown;??}??public?void?run(){??//消費指定數量的產品??godown.consume(neednum);??}?? }??

????????執行結果：

已經消費了20個產品，現倉儲量為10?? 已經生產了10個產品，現倉儲量為20?? 已經生產了10個產品，現倉儲量為30?? 已經生產了10個產品，現倉儲量為40?? 要生產的產品數量80超過剩余庫存量60，暫時不能執行生產任務!?? 已經消費了30個產品，現倉儲量為10?? 已經生產了10個產品，現倉儲量為20?? 已經生產了10個產品，現倉儲量為30?? 已經生產了10個產品，現倉儲量為40?? 要生產的產品數量80超過剩余庫存量60，暫時不能執行生產任務!??

????????說明：

????????對于本例，要說明的是當發現不能滿足生產或者消費條件的時候，調用對象的wait方法，wait方法的作用是釋放當前線程的所獲得的鎖，并調用對象的notifyAll()方法，通知（喚醒）該對象上其他等待線程，使得其繼續執行。這樣，整個生產者、消費者線程得以正確的協作執行。

????????notifyAll() 方法，起到的是一個通知作用，不釋放鎖，也不獲取鎖。只是告訴該對象上等待的線程“可以競爭執行了，都醒來去執行吧”。

????????本例僅僅是生產者消費者模型中最簡單的一種表示，本例中，如果消費者消費的倉儲量達不到滿足，而又沒有生產者，則程序會一直處于等待狀態，這當然是不對的。實際上可以將此例進行修改，修改為，根據消費驅動生產，同時生產兼顧倉庫，如果倉不滿就生產，并對每次最大消費量做個限制，這樣就不存在此問題了，當然這樣的例子更復雜，更難以說明這樣一個簡單模型。

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Java線程：并發協作-死鎖

? ? ? ? 線程發生死鎖可能性很小，即使看似可能發生死鎖的代碼，在運行時發生死鎖的可能性也是小之又小。

????????發生死鎖的原因一般是兩個對象的鎖相互等待造成的。

????????在《Java線程：線程的同步與鎖》部分，簡述了死鎖的概念與簡單例子，但是所給的例子是不完整的，這里給出一個完整的例子。

/**?*?Java線程：并發協作-死鎖?*/?? public?class?Test?{??public?static?void?main(String[]?args)?{??DeadlockRisk?dead?=?new?DeadlockRisk();??MyThread?t1?=?new?MyThread(dead,?1,?2);??MyThread?t2?=?new?MyThread(dead,?3,?4);??MyThread?t3?=?new?MyThread(dead,?5,?6);??MyThread?t4?=?new?MyThread(dead,?7,?8);??t1.start();??t2.start();??t3.start();??t4.start();??}?? }??class?MyThread?extends?Thread?{??private?DeadlockRisk?dead;??private?int?a,?b;??MyThread(DeadlockRisk?dead,?int?a,?int?b)?{??this.dead?=?dead;??this.a?=?a;??this.b?=?b;??}??@Override??public?void?run()?{??dead.read();??dead.write(a,?b);??}?? }??class?DeadlockRisk?{??private?static?class?Resource?{??public?int?value;??}??private?Resource?resourceA?=?new?Resource();??private?Resource?resourceB?=?new?Resource();??public?int?read()?{??synchronized?(resourceA)?{??System.out.println("read():"?+?Thread.currentThread().getName()??+?"獲取了resourceA的鎖！");??synchronized?(resourceB)?{??System.out.println("read():"?+?Thread.currentThread().getName()??+?"獲取了resourceB的鎖！");??return?resourceB.value?+?resourceA.value;??}??}??}??public?void?write(int?a,?int?b)?{??synchronized?(resourceB)?{??System.out.println("write():"?+?Thread.currentThread().getName()??+?"獲取了resourceA的鎖！");??synchronized?(resourceA)?{??System.out.println("write():"??+?Thread.currentThread().getName()?+?"獲取了resourceB的鎖！");??resourceA.value?=?a;??resourceB.value?=?b;??}??}??}?? }??

????????執行結果：

read():Thread-1獲取了resourceA的鎖！?? read():Thread-1獲取了resourceB的鎖！?? write():Thread-1獲取了resourceA的鎖！?? write():Thread-1獲取了resourceB的鎖！?? read():Thread-3獲取了resourceA的鎖！?? read():Thread-3獲取了resourceB的鎖！?? write():Thread-3獲取了resourceA的鎖！?? write():Thread-3獲取了resourceB的鎖！?? read():Thread-2獲取了resourceA的鎖！?? read():Thread-2獲取了resourceB的鎖！?? write():Thread-2獲取了resourceA的鎖！?? write():Thread-2獲取了resourceB的鎖！?? read():Thread-0獲取了resourceA的鎖！?? read():Thread-0獲取了resourceB的鎖！?? write():Thread-0獲取了resourceA的鎖！?? write():Thread-0獲取了resourceB的鎖！

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《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java线程详解(9)-并发协作的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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