Java多執行緒14 生產者消費者模型

什麼是生產者/消費者模型

一種重要的模型，基於等待/通知機制。生產者/消費者模型描述的是有一塊緩衝區作為倉庫，生產者可將產品放入倉庫，消費者可以從倉庫中取出產品，生產者/消費者模型關注的是以下幾個點：

生產者/模型作為一種重要的模型，它的優點在於：

利用wait()/notify()實現生產者/消費者模型

既然生產者/消費者模型有乙個緩衝區，那麼我們就自己做乙個緩衝區，生產者和消費者的通訊都是通過這個緩衝區的。value為""表示緩衝區空，value不為""表示緩衝區滿：

public

class

valueobject

接下來就是乙個生產者了，如果緩衝區滿了的，那麼就wait()，不再生產了，等待消費者消費完通知；如果緩衝區是空的，那麼就生產資料到緩衝區中

public
class
producer
public
void
setvalue()
}catch
(interruptedexception e)
}}

消費者類似，如果緩衝區是空的，那麼就不再消費，wait()等待，等待生產者生產完通知；如果緩衝區不是空的，那麼就去拿資料：

public
class
customer
public
void
getvalue()
} catch
(interruptedexception e)
}}

寫個主函式，開兩個執行緒呼叫producer裡面的getvalue()方法和customer()裡面的setvalue()方法：

public
static
void
main(string args)}};
runnable customerrunnable = new
runnable()}};
thread producerthread = new
thread(producerrunnable);
thread customerthread = new
thread(customerrunnable);
producerthread.start();
customerthread.start();
}

看一下執行結果：

...

set的值是：1444025677743_162366875965845

get的值是：1444025677743_162366875965845

set的值是：1444025677743_162366875983541

get的值是：1444025677743_162366875983541

set的值是：1444025677743_162366876004776

get的值是：1444025677743_162366876004776

...

生產資料和消費資料一定是成對出現的，生產乙個消費乙個，滿了不生產，空了不消費，生產者不能無限生產，消費者也不能無限消費，符合生產者/消費者模型。生產者速度快，就不占用cpu時間片，等著消費者消費完通知它繼續生產，這塊時間片可以用來給其他執行緒用。

利用await()/signal()實現生產者和消費者模型

一樣，先定義乙個緩衝區：

public

class

valueobject

換種寫法，生產和消費方法放在乙個類裡面：

public
class threaddomain41 extends
reentrantlock
catch
(interruptedexception e)
finally
}public
void
get()
catch
(interruptedexception e)
finally
}}

同樣的，開兩個執行緒，乙個執行緒呼叫set()方法生產，另乙個執行緒呼叫get()方法消費：

public
static
void
main(string args)
};runnable customerrunnable = new
runnable()
};thread producerthread = new
thread(producerrunnable);
producerthread.setname("producer");
thread consumerthread = new
thread(customerrunnable);
consumerthread.setname("consumer");
producerthread.start();
consumerthread.start();
}

看一下執行結果：

...

producer生產了value, value的當前值是123

consumer消費了value, value的當前值是

producer生產了value, value的當前值是123

consumer消費了value, value的當前值是

producer生產了value, value的當前值是123

consumer消費了value, value的當前值是

...

和wait()/notify()機制的實現效果一樣，同樣符合生產者/消費者模型

小心假死

生產者/消費者模型最終達到的目的是平衡生產者和消費者的處理能力，達到這個目的的過程中，並不要求只有乙個生產者和乙個消費者。可以多個生產者對應多個消費者，可以乙個生產者對應乙個消費者，可以多個生產者對應乙個消費者。

假死就發生在上面三種場景下。理論分析就能說明問題，所以就不寫**了。**要寫也很簡單，上面的兩個例子隨便修改乙個，開乙個生產者執行緒/多個消費者執行緒、開多個生產者執行緒/消費者執行緒、開多個生產者執行緒/多個消費者執行緒都可以。假死指的是全部執行緒都進入了waiting狀態，那麼程式就不再執行任何業務功能了，整個專案呈現停滯狀態。

比方說有生產者a和生產者b，緩衝區由於空了，消費者處於waiting。生產者b處於waiting，生產者a被消費者通知生產，生產者a生產出來的產品本應該通知消費者，結果通知了生產者b，生產者b被喚醒，發現緩衝區滿了，於是繼續waiting。至此，兩個生產者執行緒處於waiting，消費者處於waiting，系統假死。

上面的分析可以看出，假死出現的原因是因為notify的是同類，所以非單生產者/單消費者的場景，可以採取兩種方法解決這個問題：

1、synchronized用notifyall()喚醒所有執行緒、reentrantlock用signalall()喚醒所有執行緒

2、用reentrantlock定義兩個condition，乙個表示生產者的condition，乙個表示消費者的condition，喚醒的時候呼叫相應的condition的signal()方法就可以了

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