java生产者消费者模型(线程协作)

       生产者-消费者（producer-consumer）问题，也称作有界缓冲区（bounded-buffer）问题，两个进程共享一个公共的固定大小的缓冲区。其中一个是生产者，用于将消息放入缓冲区；另外一个是消费者，用于从缓冲区中取出消息。问题出现在当缓冲区已经满了，而此时生产者还想向其中放入一个新的数据项的情形，其解决方法是让生产者此时进行休眠，等待消费者从缓冲区中取走了一个或者多个数据后再去唤醒它。同样地，当缓冲区已经空了，而消费者还想去取消息，此时也可以让消费者进行休眠，等待生产者放入一个或者多个数据时再唤醒它。

     生产者消费者模型准确说应该是“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。

接下来我们以生产和消费水果为例来说明此问题：

/** * 水果类 */public class FruitInfo {private String name;private String color;private int weight;public FruitInfo(String name,String color){this.name=name;this.color=color;}public int getWeight() {return weight;}public void setWeight(int weight) {this.weight = weight;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getColor() {return color;}public void setColor(String color) {this.color = color;}}

=============================

/*

 * 共享类 */class CubbyHole {public final int SIZE=10;//仓库容量private String[] nameArr={"苹果","香蕉","葡萄","橘子","橙子","西瓜","桃子","李子","梨子","木瓜"};private String[] colorArr={"红色","黄色","紫红","黄色","金黄","暗绿","浅绿","浅紫色","浅绿色","浅蓝"};// 仓库或者叫做缓冲区private ArrayList<FruitInfo> proList=new ArrayList<FruitInfo>(); /** * 取数据的同步方法 * @param thName * @return */public synchronized void get(String thName) {while (proList.isEmpty()) {try {wait(); // 条件不符合，则wait,会释放对象锁} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}int i=proList.size()-1;FruitInfo fp=proList.get(i);proList.remove(i);notifyAll(); // 通知唤醒其他等待管程的线程System.out.println(thName + " 消费了仓库中的第" +(i+1)+"个水果=="+fp.getName()+","+fp.getColor()+"   >仓库剩余"+proList.size()+"个水果");}/** * 存放数据的同步方法 * @param thName */public synchronized void put(String thName) {while (proList.size()==SIZE) {try {wait(); // 条件不符合，则wait,会释放对象锁} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}int i=new Random().nextInt(SIZE);FruitInfo fp=new FruitInfo(nameArr[i], colorArr[i]);proList.add(fp);notifyAll(); // 通知唤醒其他等待管程的线程System.out.println(thName + " 向仓库中放进去了一个水果=="+fp.getName()+","+fp.getColor()+"    >仓库剩余"+proList.size()+"个水果");}/* * 初始化仓库中的水果 */void init(int num){FruitInfo fp=null;for(int i=0;i<num;i++){ fp=new FruitInfo(nameArr[i], colorArr[i]); proList.add(fp);}System.out.println("仓库中初始库存水果个数为"+num);}}

================================================

class Producer extends Thread { // 生产者线程类private CubbyHole cubbyhole;public Producer(CubbyHole c) {cubbyhole = c;}public void run() { // 定义run()方法for (int i = 0; i < 20; i++) { // 共产生20个cubbyhole.put(this.getName());try {Thread.sleep((long)(Math.random()*2000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}} 

=================================

class Consumer extends Thread { // 消费者线程类private CubbyHole cubbyhole;public Consumer(CubbyHole c) {cubbyhole = c;}public void run() { // 定义run()方法for (int i = 0; i <10; i++) {// 消费10个cubbyhole.get(this.getName());try {Thread.sleep((long)(Math.random()*500));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}} 

===============================

public class ProducerConsumerTest { // 主类：测试public static void main(String[] args) {CubbyHole c = new CubbyHole();// the shared data objectint num=new Random().nextInt(c.SIZE);c.init(num);Producer p1 = new Producer(c); // Producer线程p1.setName("producer1");Consumer c1 = new Consumer(c); // Consumer线程c1.setName("consumer1");Consumer c2 = new Consumer(c); // 另一个Consumer线程c2.setName("consumer2");c1.start(); // 启动消费者1线程p1.start(); // 启动生产者线程c2.start(); // 启动消费者2线程}}

========================================

运行效果如下所示：

仓库中初始库存水果个数为3producer1 向仓库中放进去了一个水果==香蕉,黄色    >仓库剩余4个水果consumer1 消费了仓库中的第4个水果==香蕉,黄色   >仓库剩余3个水果consumer2 消费了仓库中的第3个水果==葡萄,紫红   >仓库剩余2个水果consumer2 消费了仓库中的第2个水果==香蕉,黄色   >仓库剩余1个水果consumer2 消费了仓库中的第1个水果==苹果,红色   >仓库剩余0个水果producer1 向仓库中放进去了一个水果==苹果,红色    >仓库剩余1个水果consumer1 消费了仓库中的第1个水果==苹果,红色   >仓库剩余0个水果producer1 向仓库中放进去了一个水果==苹果,红色    >仓库剩余1个水果consumer1 消费了仓库中的第1个水果==苹果,红色   >仓库剩余0个水果producer1 向仓库中放进去了一个水果==李子,浅紫色    >仓库剩余1个水果consumer1 消费了仓库中的第1个水果==李子,浅紫色   >仓库剩余0个水果producer1 向仓库中放进去了一个水果==李子,浅紫色    >仓库剩余1个水果consumer1 消费了仓库中的第1个水果==李子,浅紫色   >仓库剩余0个水果producer1 向仓库中放进去了一个水果==香蕉,黄色    >仓库剩余1个水果consumer1 消费了仓库中的第1个水果==香蕉,黄色   >仓库剩余0个水果producer1 向仓库中放进去了一个水果==桃子,浅绿    >仓库剩余1个水果consumer1 消费了仓库中的第1个水果==桃子,浅绿   >仓库剩余0个水果.........

可以看出，多个线程协同工作，按照规则生产和消费水果！