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java:多线程案例:生产者和消费者 [复制链接]

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发表于 2007-09-29 00:51 |显示全部楼层
今天的db2培训仍然没有太多的实践,围绕考试来的,闲着也是闲着,想到我们后续业务中使用多线程的地方比较多。于是想起那个经典的案例:生产者和消费者
关于这个案例的原理,就不多说了。主要涉及到临界资源互斥锁的使用、wait和notify操作,还有就是线程sleep。关于几个操作的区别,我会写在代码的注释中。这和我的工作习惯有关系,不喜欢写文档(敏捷开发认为代码是最好的文档,^_^,我的代码没有重构,完成了功能就贴上来了,当然不符合敏捷的要求了^_^,见谅)
请看代码。
1。生产和消费的产品抽象类
               
               
                //预留
public abstract class Product {
   
    public String name;
    public abstract String toString();
}
2。一个具体的产品类
public class AProduct extends Product {
    public AProduct(String pname) {
        super();
        name = pname;
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    public String toString() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return name;
    }
}
3。容器类(仓库)
import java.util.ArrayList;
/*
* 存放生产者和消费者的产品队列
* */
public class Container {
    private ArrayList arrList = new ArrayList();
    private int LENGTH = 10;
    public boolean isFull() {
        return arrList.size() == LENGTH;
    }
    public boolean isEmpty() {
        return arrList.isEmpty();
    }
    /* 如果此处不加synchronized锁,那么也可以再调用push的地方加锁
    *  既然此处加了锁,那么再别的地方可以不加锁
    */
    public synchronized void push(Object o) {
        arrList.add(o);
    }
    // 如果此处不加synchronized锁,那么也可以再调用push的地方加锁
    public synchronized Object pop() {
        Object lastOne = arrList.get(arrList.size() - 1);
        arrList.remove(arrList.size() - 1);
        return lastOne;
    }
}
4。休息一会,生产者和消费者都要休息,因此作为抽象基类
public abstract class Sleep {
    public void haveASleep() throws InterruptedException {
        Thread.sleep((long) (Math.random() * 3000));
    }
}
// sleep让出cpu时间给其他线程执行.也许你会问,既然我已经wait了,为什么还要sleep?
// wait()的作用就是阻塞当前线程并且释放对象的锁给别人(一般是等待队列中的第一个线程)
// Thead.sleep()也是阻塞当前线程,但不释放锁。
// sleep()方法是使线程停止一段时间的方法。
// 在sleep 时间间隔期满后,线程不一定立即恢复执行。
// 这是因为在那个时刻,其它线程可能正在运行而且没有被调度为放弃执行,除非 (a)“醒来”的线程具有更高的优先级。
// (b)正在运行的线程因为其它原因而阻塞。 wait()是线程交互时,如果线程对一个同步对象x
// 发出一个wait()调用,该线程会暂停执行,被调对象进入等待状态,直到被唤醒或等待时间到。
// 当调用wait()后,线程会释放掉它所占有的“锁标志”,从而使线程所在对象中的其它synchronized数据可被别的线程使用。
// waite()和notify()因为会对对象的“锁标志”进行操作,所以它们必须在synchronized函数或synchronized

/*
* 消费者线程
* */
public class Consumer extends Sleep implements Runnable {
    private Container contain = null;
    public Consumer(Container contain) {
        super();
        this.contain = contain;
    }
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        while (true) {
            synchronized (contain) {
                while (contain.isEmpty()) {
                    try {
                        contain.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            consume();//消费
            try {
                haveASleep();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (contain) {
                contain.notify();
            }
        }
    }
    private void consume() {
        Product a = (AProduct) contain.pop();
        System.out.println("消费了一个产品" + a.toString());
    }
}
/*
* 生产者线程
* */
public class Producator extends Sleep implements Runnable {
    private Container contain = null;
    public Producator(Container contain) {
        super();
        this.contain = contain;
    }
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        while (true) {
            synchronized (contain) {
                while (contain.isFull()) {
                    try {
                        contain.wait();// 阻塞当前线程,当前线程进入等待队列。这个时候只有等待别的线程来唤醒自己了。
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            producer();// 生产一个产品
            try {
                haveASleep();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (contain) {
                contain.notify();// 唤醒等待队列中正在等待的第一个线程,让其执行。
            }
        }
    }
    public void producer() {
        Product aProduct = new AProduct("pp:" + String.valueOf(Math.random()));
        System.out.println("生产了一个产品:" + aProduct.toString());
        contain.push(aProduct);
    }
}
5 写一个测试吧:
public class TestMain {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Container contain = new Container();
        Producator p = new Producator(contain);
        Consumer c = new Consumer(contain);
        Thread pt = new Thread(p);
        Thread ct = new Thread(c);
        pt.start();
        ct.start();
    }
}
好了,看看执行结果吧:
生产了一个产品:pp:0.5010546528255287
生产了一个产品:pp:0.08173509855014827
消费了一个产品pp:0.5010546528255287
生产了一个产品:pp:0.7022996270428004
生产了一个产品:pp:0.6245814751574797
生产了一个产品:pp:0.2839979336434959
生产了一个产品:pp:0.49694821923381394
消费了一个产品pp:0.49694821923381394
生产了一个产品:pp:0.7830305503500449
消费了一个产品pp:0.7830305503500449
消费了一个产品pp:0.2839979336434959
生产了一个产品:pp:0.8563793401031702
消费了一个产品pp:0.8563793401031702
生产了一个产品:pp:0.32584165485489935
生产了一个产品:pp:0.28527005336129474
消费了一个产品pp:0.28527005336129474
生产了一个产品:pp:0.9941746668279293
消费了一个产品pp:0.9941746668279293
消费了一个产品pp:0.32584165485489935
生产了一个产品:pp:0.7338057107242784
生产了一个产品:pp:0.7582181553056575
消费了一个产品pp:0.7582181553056575
生产了一个产品:pp:0.7563821078081756
生产了一个产品:pp:0.5659487332730776
消费了一个产品pp:0.5659487332730776
生产了一个产品:pp:0.8737523015090108
消费了一个产品pp:0.8737523015090108
消费了一个产品pp:0.7563821078081756
消费了一个产品pp:0.7338057107242784
生产了一个产品:pp:0.37558043387512685
消费了一个产品pp:0.37558043387512685
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消费了一个产品pp:0.5152849555101155
消费了一个产品pp:0.6245814751574797
生产了一个产品:pp:0.2839737014600726
生产了一个产品:pp:0.14867665839711486
消费了一个产品pp:0.14867665839711486
消费了一个产品pp:0.2839737014600726
生产了一个产品:pp:0.7526721181825591
消费了一个产品pp:0.7526721181825591
生产了一个产品:pp:0.7413376261101124
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消费了一个产品pp:0.8431303537483879
消费了一个产品pp:0.4210845970052677
生产了一个产品:pp:0.34155093374925427
消费了一个产品pp:0.34155093374925427
生产了一个产品:pp:0.6344976720730141
消费了一个产品pp:0.6344976720730141
生产了一个产品:pp:0.8363082839823789
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消费了一个产品pp:0.2811236642618875
生产了一个产品:pp:0.5203709922238451
消费了一个产品pp:0.5203709922238451
生产了一个产品:pp:0.33594716801656854
消费了一个产品pp:0.33594716801656854
生产了一个产品:pp:0.6769814698429393
消费了一个产品pp:0.6769814698429393
生产了一个产品:pp:0.9745584834485369
消费了一个产品pp:0.9745584834485369
生产了一个产品:pp:0.8499765864829567
消费了一个产品pp:0.8499765864829567
生产了一个产品:pp:0.6281666437831501
生产了一个产品:pp:0.7009942032367253
生产了一个产品:pp:0.6354980777267613
消费了一个产品pp:0.6354980777267613
生产了一个产品:pp:0.5343260452244308
生产了一个产品:pp:0.7760536310129287
消费了一个产品pp:0.7760536310129287
生产了一个产品:pp:0.1571400849830824
消费了一个产品pp:0.1571400849830824
生产了一个产品:pp:0.7219309859537877
消费了一个产品pp:0.7219309859537877
消费了一个产品pp:0.5343260452244308
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消费了一个产品pp:0.5569267542654116
生产了一个产品:pp:0.2711661616389571
消费了一个产品pp:0.2711661616389571
消费了一个产品pp:0.27212965262811006
消费了一个产品pp:0.7009942032367253
消费了一个产品pp:0.6281666437831501
生产了一个产品:pp:0.2002128062138283
生产了一个产品:pp:0.1922231902417787
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消费了一个产品pp:0.2002128062138283
生产了一个产品:pp:0.17966888984989626
生产了一个产品:pp:0.3671850675304076
消费了一个产品pp:0.3671850675304076
生产了一个产品:pp:0.939554979545969
消费了一个产品pp:0.939554979545969
生产了一个产品:pp:0.40458123731585616
生产了一个产品:pp:0.5295806686705823
消费了一个产品pp:0.5295806686705823
生产了一个产品:pp:0.20237224414120825
生产了一个产品:pp:0.3318491844902224
生产了一个产品:pp:0.6154098900759897
消费了一个产品pp:0.6154098900759897
……


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