概要

本章，会对“生产/消费者问题”进行讨论。涉及到的内容包括：

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1. 生产/消费者模型

生产/消费者问题是个非常典型的多线程问题，涉及到的对象包括“生产者”、“消费者”、“仓库”和“产品”。他们之间的关系如下：

(01) 生产者仅仅在仓储未满时候生产，仓满则停止生产。

(02) 消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费，仓空则等待。

(03) 当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。

(04) 生产者在生产出可消费产品时候，应该通知等待的消费者去消费。

 

2. 生产/消费者实现

下面通过wait()/notify()方式实现该模型(后面在学习了线程池相关内容之后，再通过其它方式实现生产/消费者模型)。源码如下：

1 // Demo1.java  2 // 仓库  3 class Depot {  4     private int capacity;    // 仓库的容量  5     private int size;        // 仓库的实际数量  6   7     public Depot(int capacity) {  8         this.capacity = capacity;  9         this.size = 0; 10     } 11  12     public synchronized void produce(int val) { 13         try { 14              // left 表示“想要生产的数量”(有可能生产量太多，需多此生产) 15             int left = val; 16             while (left > 0) { 17                 // 库存已满时，等待“消费者”消费产品。 18                 while (size >= capacity) 19                     wait(); 20                 // 获取“实际生产的数量”(即库存中新增的数量) 21                 // 如果“库存”+“想要生产的数量”>“总的容量”，则“实际增量”=“总的容量”-“当前容量”。(此时填满仓库) 22                 // 否则“实际增量”=“想要生产的数量” 23                 int inc = (size+left)>capacity ? (capacity-size) : left; 24                 size += inc; 25                 left -= inc; 26                 System.out.printf("%s produce(%3d) --> left=%3d, inc=%3d, size=%3d\n",  27                         Thread.currentThread().getName(), val, left, inc, size); 28                 // 通知“消费者”可以消费了。 29                 notifyAll(); 30             } 31         } catch (InterruptedException e) { 32         } 33     }  34  35     public synchronized void consume(int val) { 36         try { 37             // left 表示“客户要消费数量”(有可能消费量太大，库存不够，需多此消费) 38             int left = val; 39             while (left > 0) { 40                 // 库存为0时，等待“生产者”生产产品。 41                 while (size <= 0) 42                     wait(); 43                 // 获取“实际消费的数量”(即库存中实际减少的数量) 44                 // 如果“库存”<“客户要消费的数量”，则“实际消费量”=“库存”； 45                 // 否则，“实际消费量”=“客户要消费的数量”。 46                 int dec = (size

说明：

(01) Producer是“生产者”类，它与“仓库(depot)”关联。当调用“生产者”的produce()方法时，它会新建一个线程并向“仓库”中生产产品。

(02) Customer是“消费者”类，它与“仓库(depot)”关联。当调用“消费者”的consume()方法时，它会新建一个线程并消费“仓库”中的产品。

(03) Depot是“仓库”类，仓库中记录“仓库的容量(capacity)”以及“仓库中当前产品数目(size)”。

        “仓库”类的生产方法produce()和消费方法consume()方法都是synchronized方法，进入synchronized方法体，意味着这个线程获取到了该“仓库”对象的同步锁。这也就是说，同一时间，生产者和消费者线程只能有一个能运行。通过同步锁，实现了对“残酷”的互斥访问。

       对于生产方法produce()而言：当仓库满时，生产者线程等待，需要等待消费者消费产品之后，生产线程才能生产；生产者线程生产完产品之后，会通过notifyAll()唤醒同步锁上的所有线程，包括“消费者线程”，即我们所说的“通知消费者进行消费”。

      对于消费方法consume()而言：当仓库为空时，消费者线程等待，需要等待生产者生产产品之后，消费者线程才能消费；消费者线程消费完产品之后，会通过notifyAll()唤醒同步锁上的所有线程，包括“生产者线程”，即我们所说的“通知生产者进行生产”。

(某一次)运行结果：

Thread-0 produce( 60) --> left=  0, inc= 60, size= 60Thread-4 produce(110) --> left= 70, inc= 40, size=100Thread-2 consume( 90) <-- left=  0, dec= 90, size= 10Thread-3 consume(150) <-- left=140, dec= 10, size=  0Thread-1 produce(120) --> left= 20, inc=100, size=100Thread-3 consume(150) <-- left= 40, dec=100, size=  0Thread-4 produce(110) --> left=  0, inc= 70, size= 70Thread-3 consume(150) <-- left=  0, dec= 40, size= 30Thread-1 produce(120) --> left=  0, inc= 20, size= 50