Java设计模式之生产者消费者模式

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对于多线程程序来说，不管任何编程语言，生产者和消费者模型都是最经典的。就像学习每一门编程语言一 样，Hello World!都是最经典的例子。

　　实际上，准确说应该是“生产者-消费者-仓储”模型，离开了仓储，生产者消费者模型就显得没有说服力了。

　　对于此模型，应该明确一下几点：

　　1、生产者仅仅在仓储未满时候生产，仓满则停止生产。

　　2、消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费，仓空则等待。

　　3、当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。

　　4、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。

　　此模型将要结合java.lang.Object的wait与notify、notifyAll方法来实现以上的需求。这是非常重要的。

　  /**
　 　* Java线程：并发协作-生产者消费者模型
　　*
　　 * @author leizhimin 2009-11-4 14:54:36
　　*/
　　 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();
　　}
　　}
　　/**
　　* 仓库
　　*/
　　 class Godown {
　　public static final int max_size = 100; //最大库存量
　 　public int curnum; //当前库存量
　　Godown() {
　　}
　　 Godown(int curnum) {
　　this.curnum = curnum;
　　}
　　/**
　 　* 生产指定数量的产品
　　*
　　* @param neednum
　　*/
　　 public synchronized void produce(int neednum) {
　　//测试是否需要生产
　　 while (neednum + curnum > max_size) {
　　System.out.println("要生产的产 品数量" + neednum + "超过剩余库存量" + (max_size - curnum) + "，暂时不能执行生产任务!");
　 　try {
　　//当前的生产线程等待
　　wait();
　　 } catch (InterruptedException e) {
　　e.printStackTrace();
　　}
　 　}
　　//满足生产条件，则进行生产，这里简单的更改当前库存量
　　curnum += neednum;
　　 System.out.println("已经生产了" + neednum + "个产品，现仓储量为" + curnum);
　　//唤醒 在此对象监视器上等待的所有线程
　　notifyAll();
　　}
　　/**
　　* 消费指定数量的产品
　 　*
　　* @param neednum
　　*/
　　 public synchronized void consume(int neednum) {
　　//测试是否可消费
　　 while (curnum < neednum) {
　　try {
　　//当前的生产线程等待
　　 wait();
　　} catch (InterruptedException e) {
　　 e.printStackTrace();
　　}
　　}
　　//满足消费条件，则进行消费，这里简单的更改当前库存量
　 　curnum -= neednum;
　　System.out.println("已经消费了" + neednum + "个产品，现仓 储量为" + curnum);
　　//唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
　　notifyAll();
　　}
　 　}
　　/**
　　* 生产者
　　*/
　　class Producer extends Thread {
　 　private int neednum; //生产产品的数量
　　private Godown godown; //仓库
　　 Producer(int neednum, Godown godown) {
　　this.neednum = neednum;
　 　this.godown = godown;
　　}
　　public void run() {
　　//生产指定数量的 产品
　　godown.produce(neednum);
　　}
　　}
　　/**
　　* 消费者
　 　*/
　　class Consumer extends Thread {
　　private int neednum; //生 产产品的数量
　　private Godown godown; //仓库
　　 Consumer(int neednum, Godown godown) {
　　this.neednum = neednum;
　 　this.godown = godown;
　　}
　　public void run() {
　　//消费指定数量的 产品
　　godown.consume(neednum);
　　}
　　}

 

  　已经生产了10个产品，现仓储量为40
　　已经生产了10个产品，现仓储量为50
　　已经消费了50个产品，现仓储量为0
　 　已经生产了80个产品，现仓储量为80
　　已经消费了30个产品，现仓储量为50
　　已经生产了10个产品，现仓储量为60
　 　已经消费了20个产品，现仓储量为40
　　已经生产了10个产品，现仓储量为50
　　已经生产了10个产品，现仓储量为60
　 　已经生产了10个产品，现仓储量为70
　　Process finished with exit code 0

　　说明：

　　对于本例，要说明的是当发现不能满足生产或者消费条件的时候，调用对象的wait方法，wait方法的作用是释放当前线程的所获得的锁，并调用 对象的notifyAll() 方法，通知(唤醒)该对象上其他等待线程，使得其继续执行。这样，整个生产者、消费者线程得以正确的协作执行。

　　notifyAll() 方法，起到的是一个通知作用，不释放锁，也不获取锁。只是告诉该对象上等待的线程“可以竞争执行了，都醒来去执行吧”。

　　本例仅仅是生产者消费者模型中最简单的一种表示，本例中，如果消费者消费的仓储量达不到满足，而又没有生产者，则程序会一直处于等待状态，这当 然是不对的。实际上可以将此例进行修改，修改为，根据消费驱动生产，同时生产兼顾仓库，如果仓不满就生产，并对每次最大消费量做个限制，这样就不存在此问 题了，当然这样的例子更复杂，更难以说明这样一个简单模型。

评论

1 楼 帅先勃 2012-07-28