Carson帶你學(xué)Java：解決生產(chǎn)者加酵、消費(fèi)者問題的五種實(shí)現(xiàn)方式

1. 簡介

生產(chǎn)者 & 消費(fèi)者之間存在 強(qiáng)耦合問題

2. 解決方案

采用 生產(chǎn)者 & 消費(fèi)者模式，具體介紹如下：

示意圖

3. 具體解決方式介紹

方式1：wait() / notify()

// Object類里的兩個(gè)方法，所有Object子類都可使用這2個(gè)方法
// 對(duì)象的監(jiān)視器對(duì)鎖對(duì)象的鎖定（也就是代碼中的lock對(duì)象），注意是調(diào)用鎖對(duì)象的wait() / nofity()
public class Test { 
    private static Integer count = 0; 
    private final Integer FULL = 5; 
    private static String lock = "lock"; 
 
    public static void main(String[] args) { 
        Test t = new Test(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
    } 
 
    class Producer implements Runnable { 
        @Override 
        public void run() { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                try { 
                    Thread.sleep(1000); 
                } catch (InterruptedException e1) {  
                    e1.printStackTrace(); 
                } 
                synchronized (lock) { 
                    while (count == FULL) { 
                        try { 
                            lock.wait(); 
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace(); 
                        } 
                    } 
                    count++; 
                    System.out.println("生產(chǎn)者"+Thread.currentThread().getName() 
                            + "已生產(chǎn)完成陌粹，商品數(shù)量：" + count); 
                    lock.notifyAll(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
 
    class Consumer implements Runnable { 
        @Override 
        public void run() { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                try { 
                    Thread.sleep(1000); 
                } catch (InterruptedException e1) { 
                    e1.printStackTrace(); 
                } 
                synchronized (lock) { 
                    while (count == 0) { 
                        try { 
                            lock.wait(); 
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace(); 
                        } 
                    } 
                    count--; 
                    System.out.println("消費(fèi)者"+Thread.currentThread().getName() 
                            + "已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：" + count); 
                    lock.notifyAll(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
}


// 測試結(jié)果

生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成福压，商品數(shù)量：1 
生產(chǎn)者Thread-2已生產(chǎn)完成掏秩，商品數(shù)量：2 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-3已消費(fèi)荆姆，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成蒙幻，商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-3已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-2已生產(chǎn)完成胆筒，商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)邮破，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：1 
生產(chǎn)者Thread-2已生產(chǎn)完成仆救，商品數(shù)量：2 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)抒和，剩余商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-3已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成派桩，商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-2已生產(chǎn)完成蚌斩，商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-3已消費(fèi)铆惑，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)送膳，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-2已生產(chǎn)完成员魏，商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-3已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：0

方式2：await() / signal()

// 對(duì)wait()/notify()的改進(jìn)叠聋，功能更加強(qiáng)大撕阎、更適用于高級(jí)用戶
// synchronized 托管給JVM執(zhí)行
// 而lock是Java寫的控制鎖的代碼

import java.util.concurrent.locks.Condition; 
import java.util.concurrent.locks.Lock; 
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 
 
public class Test { 
    private static Integer count = 0;// 緩沖區(qū) 
    private final Integer FULL = 5; 
    final Lock lock = new ReentrantLock(); // 此處采用 ReentrantLock，獲得可重入鎖 
    final Condition put = lock.newCondition(); 
    final Condition get = lock.newCondition(); 
 
    public static void main(String[] args) { 
 
        Test t = new Test(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
    } 
 
    // 生產(chǎn)者 
    class Producer implements Runnable { 
        @Override 
        public void run() { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                try { 
                    Thread.sleep(1000); 
                } catch (InterruptedException e1) {  
                    e1.printStackTrace(); 
                } 
                //加鎖 
                lock.lock(); 
                try { 
                    while (count == FULL) { 
                        try { 
                            put.await(); 
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace(); 
                        } 
                    } 
                    count++; 
                    System.out.println("生產(chǎn)者" + Thread.currentThread().getName() 
                            + "已生產(chǎn)完成碌补，商品數(shù)量： " + count); 
                    //通知消費(fèi)者虏束，現(xiàn)在可以消費(fèi) 
                    get.signal(); 
                } finally { 
                    lock.unlock(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
 
    // 消費(fèi)者 
    class Consumer implements Runnable { 
 
        @Override 
        public void run() { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                try { 
                    Thread.sleep(1000); 
                } catch (InterruptedException e1) {  
                    e1.printStackTrace(); 
                } 
                lock.lock(); 
                try { 
                    while (count == 0) { 
                        try { 
                            get.await(); 
                        } catch (Exception e) {  
                            e.printStackTrace(); 
                        } 
                    } 
                    count--; 
                    System.out.println("消費(fèi)者" + Thread.currentThread().getName() 
                            + "已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量： " + count); 
                    put.signal(); 
                } finally { 
                    lock.unlock(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
}

// 測試結(jié)果
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成厦章，商品數(shù)量： 1 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成镇匀，商品數(shù)量： 2 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量： 1 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)袜啃，剩余商品數(shù)量： 0 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成汗侵，商品數(shù)量： 1 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量： 2 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量： 1 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)晰韵，剩余商品數(shù)量： 0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成发乔，商品數(shù)量： 1 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量： 2 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)雪猪，剩余商品數(shù)量： 1 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)栏尚，剩余商品數(shù)量： 0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量： 1 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成浪蹂，商品數(shù)量： 2 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)抵栈，剩余商品數(shù)量： 1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量： 0 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成坤次，商品數(shù)量： 1 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成古劲，商品數(shù)量： 2 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量： 1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)缰猴，剩余商品數(shù)量： 0

方式3：（BlockingQueue）阻塞隊(duì)列系列方法

示意圖

// 下面主要使用其中的 put（）产艾、take（）
// put（）：將指定元素插入此隊(duì)列中，將等待可用的空間（若有必要）
// take（）：獲取并移除此隊(duì)列的頭部滑绒，在指定的等待時(shí)間前等待可用的元素（若有必要）

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; 
import java.util.concurrent.BlockingQueue; 
 
public class Test { 
    private static Integer count = 0; 
    final BlockingQueue<Integer> bq = new ArrayBlockingQueue<Integer>(5);// 容量為5的阻塞隊(duì)列 
 
    public static void main(String[] args) { 
        Test t = new Test(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
    } 
 
// 生產(chǎn)者
    class Producer implements Runnable { 
        @Override 
        public void run() { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                try { 
                    Thread.sleep(1000); 
                } catch (Exception e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
                try { 
                    bq.put(1); 
                    count++; 
                    System.out.println("生產(chǎn)者" + Thread.currentThread().getName() 
                            + "已生產(chǎn)完成闷堡，商品數(shù)量：" + count); 
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
 
// 消費(fèi)者
    class Consumer implements Runnable { 
 
        @Override 
        public void run() { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                try { 
                    Thread.sleep(1000); 
                } catch (InterruptedException e1) { 
                    e1.printStackTrace(); 
                } 
                try { 
                    bq.take(); 
                    count--; 
                    System.out.println("消費(fèi)者" + Thread.currentThread().getName() 
                            + "已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：" + count); 
                } catch (Exception e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
}

方式4：信號(hào)量系列方法（Semaphore）

示意圖

// 實(shí)例使用
import java.util.concurrent.Semaphore; 
 
public class Test { 
    int count = 0; 
    final Semaphore put = new Semaphore(5);// 初始令牌個(gè)數(shù) 
    // 注：同步令牌（notFull.acquire()）必須在互斥令牌（mutex.acquire()）前面獲得疑故；若先得到互斥鎖再發(fā)生等待杠览，會(huì)造成死鎖。
    final Semaphore get = new Semaphore(0); 
    final Semaphore mutex = new Semaphore(1); 
 
    public static void main(String[] args) { 
        Test t = new Test(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
    } 
 
    class Producer implements Runnable { 
        @Override 
        public void run() { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                try { 
                    Thread.sleep(1000); 
                } catch (Exception e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
                try { 
                    put.acquire();// 注意順序 
                    mutex.acquire(); 
                    count++; 
                    System.out.println("生產(chǎn)者" + Thread.currentThread().getName() 
                            + "已生產(chǎn)完成纵势，商品數(shù)量：" + count); 
                } catch (Exception e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } finally { 
                    mutex.release(); 
                    get.release(); 
                } 
 
            } 
        } 
    } 
 
    class Consumer implements Runnable { 
 
        @Override 
        public void run() { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                try { 
                    Thread.sleep(1000); 
                } catch (InterruptedException e1) { 
                    e1.printStackTrace(); 
                } 
                try { 
                    get.acquire();// 注意順序 
                    mutex.acquire(); 
                    count--; 
                    System.out.println("消費(fèi)者" + Thread.currentThread().getName() 
                            + "已消費(fèi)踱阿，剩余商品數(shù)量：" + count); 
                } catch (Exception e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } finally { 
                    mutex.release(); 
                    put.release(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
}

// 測試結(jié)果
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)钦铁，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成软舌，商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成牛曹，商品數(shù)量：1 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成佛点，商品數(shù)量：2 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)黎比，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成超营，商品數(shù)量：1 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：2 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)阅虫，剩余商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)糟描，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：1 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成书妻，商品數(shù)量：2 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)船响，剩余商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)躬拢，剩余商品數(shù)量：0 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：1 
生產(chǎn)者Thread-3已生產(chǎn)完成见间，商品數(shù)量：2 
消費(fèi)者Thread-2已消費(fèi)聊闯，剩余商品數(shù)量：1 
消費(fèi)者Thread-1已消費(fèi)，剩余商品數(shù)量：0

方式5：PipedInputStream / PipedOutputStream

示意圖

import java.io.IOException; 
import java.io.PipedInputStream; 
import java.io.PipedOutputStream; 
 
public class Test { 
    final PipedInputStream pis = new PipedInputStream(); 
    final PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream(); 
 
    public static void main(String[] args) { 
        Test t = new Test(); 
        new Thread(t.new Producer()).start(); 
        new Thread(t.new Consumer()).start(); 
    } 
 
    class Producer implements Runnable { 
 
        @Override 
        public void run() { 
            try { 
                pis.connect(pos); 
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            try { 
                while (true) { // 不斷的產(chǎn)生數(shù)據(jù) 
                    int n = (int) (Math.random() * 255); 
                    System.out.println("生產(chǎn)者" + Thread.currentThread().getName() 
                            + "已生產(chǎn)完成米诉，商品數(shù)量：" + n); 
                    pos.write(n); 
                    pos.flush(); 
                } 
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } finally { 
                try { 
                    pis.close(); 
                    pos.close(); 
                } catch (IOException e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
            } 
 
        } 
    } 
 
    class Consumer implements Runnable { 
 
        @Override 
        public void run() { 
            int n; 
            try { 
                while (true) { 
                    n = pis.read(); 
                    System.out.println("消費(fèi)者" + Thread.currentThread().getName() 
                            + "已消費(fèi)菱蔬，剩余商品數(shù)量：" + n); 
                } 
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } finally { 
                try { 
                    pis.close(); 
                    pos.close(); 
                } catch (IOException e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
 
            } 
        } 
    } 
}

// 測試結(jié)果
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：6 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成史侣，商品數(shù)量：158 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成拴泌，商品數(shù)量：79 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：119 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成惊橱，商品數(shù)量：93 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成蚪腐，商品數(shù)量：213 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：151 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成税朴，商品數(shù)量：101 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成回季，商品數(shù)量：125 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：109 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成正林，商品數(shù)量：67 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成泡一，商品數(shù)量：109 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成，商品數(shù)量：132 
生產(chǎn)者Thread-0已生產(chǎn)完成觅廓，商品數(shù)量：139 
...

至此鼻忠，關(guān)于Java解決生產(chǎn)者、消費(fèi)者問題的五種實(shí)現(xiàn)方式講解完畢杈绸。

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Carson帶你學(xué)Java：解決生產(chǎn)者氛濒、消費(fèi)者問題的五種實(shí)現(xiàn)方式

Carson帶你學(xué)Java：解決生產(chǎn)者加酵、消費(fèi)者問題的五種實(shí)現(xiàn)方式

1. 簡介

2. 解決方案

3. 具體解決方式介紹

方式1：wait() / notify()

方式2：await() / signal()

方式3：（BlockingQueue）阻塞隊(duì)列系列方法

方式4：信號(hào)量系列方法（Semaphore）

方式5：PipedInputStream / PipedOutputStream

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1. 簡介

2. 解決方案

3. 具體解決方式介紹

方式1：wait() / notify()

方式2：await() / signal()

方式3：（BlockingQueue）阻塞隊(duì)列 系列方法

方式4：信號(hào)量 系列方法（Semaphore）

方式5：PipedInputStream / PipedOutputStream

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方式3：（BlockingQueue）阻塞隊(duì)列系列方法

方式4：信號(hào)量系列方法（Semaphore）