Lesson_for_java_day20--java的多线程——生产者消费者模式(优化网上生产馒头的案例)

目的：生产者生产多少产品，消费者就消费多少产品，且生产和消费同时进行。

生产者消费者模式（网上生产馒头的案例）：

package sonyi;

/*
* 生产者与消费者模型中，要保证以下几点：
* 1 同一时间内只能有一个生产者生产 生产方法加锁sychronized
* 2 同一时间内只能有一个消费者消费 消费方法加锁sychronized
* 3 生产者生产的同时消费者不能消费 生产方法加锁sychronized
* 4 消费者消费的同时生产者不能生产 消费方法加锁sychronized
* 5 共享空间空时消费者不能继续消费 消费前循环判断是否为空，空的话将该线程wait，释放锁允许其他同步方法执行
* 6 共享空间满时生产者不能继续生产 生产前循环判断是否为满，满的话将该线程wait，释放锁允许其他同步方法执行
*
* 生产者消费者模式：
对于多个生产者和消费者，为什么要用while判断标记：
原因：让被唤醒的线程再一次判断标记。
为什么定义notifyAll？
因为需要唤醒对方线程。如果只用notify，容易出现只唤醒本方线程，导致
程序中的所有线程都在等待。
*/

//主类
class ProducerConsumer
{
public static void main(String[] args)
{
StackBasket s = new StackBasket();
Producer p = new Producer(s);
Consumer c = new Consumer(s);
Thread tp = new Thread(p);
Thread tc = new Thread(c);
tp.start();
tc.start();
}
}

//产品类
class Mantou
{
private int id;

Mantou(int id){
this.id = id;
}

public String toString(){
return "Mantou :" + id;
}
}

//产品仓库
class StackBasket
{
Mantou sm[] = new Mantou[6];
int index = 0;

/**
* show 生产方法.
* show 该方法为同步方法，持有方法锁；
* show 首先循环判断满否，满的话使该线程等待，释放同步方法锁，允许消费；
* show 当不满时首先唤醒正在等待的消费方法，但是也只能让其进入就绪状态，
* show 等生产结束释放同步方法锁后消费才能持有该锁进行消费
* @param m 元素
* @return 没有返回值
*/

public synchronized void push(Mantou m){
try{
while(index == sm.length){
System.out.println("!!!!!!!!!生产满了!!!!!!!!!");
this.wait();
}
this.notify();
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}catch(IllegalMonitorStateException e){
e.printStackTrace();
}

sm[index] = m;
index++;
System.out.println("生产了：" + m + " 仓库有" + index + "个馒头");
}

/**
* show 消费方法
* show 该方法为同步方法，持有方法锁
* show 首先循环判断空否，空的话使该线程等待，释放同步方法锁，允许生产；
* show 当不空时首先唤醒正在等待的生产方法，但是也只能让其进入就绪状态
* show 等消费结束释放同步方法锁后生产才能持有该锁进行生产
* @param b true 表示显示，false 表示隐藏
* @return 没有返回值
*/
public synchronized Mantou pop(){
try{
while(index == 0){
System.out.println("!!!!!!!!!消费光了!!!!!!!!!");
this.wait();
}
this.notify();
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}catch(IllegalMonitorStateException e){
e.printStackTrace();
}
index--;
System.out.println("消费了：---------" + sm[index] + " 仓库还有" + index + "个馒头");
return sm[index];
}
}

//生产类
class Producer implements Runnable
{
StackBasket ss = new StackBasket();
Producer(StackBasket ss){
this.ss = ss;
}
public void run(){
for(int i = 1;i <= 20;i++){
Mantou m = new Mantou(i);
ss.push(m);
// System.out.println("生产了：" + m + " 共" + ss.index + "个馒头");
// 在上面一行进行测试是不妥的，对index的访问应该在原子操作里，因为可能在push之后此输出之前又消费了，会产生输出混乱
try{
Thread.sleep((int)(Math.random()*500));
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}

//消费类
class Consumer implements Runnable
{
StackBasket ss = new StackBasket();
Consumer(StackBasket ss){
this.ss = ss;
}

/**
* show 消费进程.
*/
public void run(){
//《--问题--》当生产还没结束而消费已经将仓库内产品消费光时，消费线程(循环)就退出，当生产线程将仓库填满时就一直处于等待状态，没办法结束
while(ss.index != 0){
ss.pop();
// System.out.println("消费了：---------" + m + " 共" + ss.index + "个馒头");
// 同上在上面一行进行测试也是不妥的，对index的访问应该在原子操作里，因为可能在pop之后此输出之前又生产了，会产生输出混乱
try{
Thread.sleep((int)(Math.random()*1000));
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("消费结束");
}
}

该案例在运行中有时会出现如下情况：



问题：仓库满后，消费线程却结束了，结果导致生产线程一直处于等待状态。程序没法结束。究其原因是因为消费线程在判断仓库产品为0之后就退出循环，结束消费线程，而不考虑生产线程是否仍在生产。所以当消费线程抢险运行时，就容易结束消费线程(案例中每生产或消费一个产品都会休眠一下，所以生产和消费交替运行，问题不明显，如果去掉休眠，很容易出现问题)。现将生产者消费者模式优化下，在消费线程中增加判断生产线程是否结束，这样就不会出现仓库已满，消费线程却已经结束的结果。

优化后的生产者消费者模式：

package sonyi;

public class ProAndConDemo {
public static void main(String[] args) {
Stack stack = new Stack();
new Thread(new Producer1(stack)).start();
new Thread(new Consumer1(stack)).start();
}
}

class Consumer1 implements Runnable{
private Stack stack;
public Consumer1(Stack stack) {
this.stack = stack;
}
@Override
public void run() {
while (Producer1.flag) {//创建标记，如果生产结束，消费才结束
stack.pop();//消费产品
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("--------------消费结束--------------");
}
}

class Producer1 implements Runnable{
public static boolean flag = true;//创建生产标记，开始生产为true，
a3dc
结束生产为false
private Stack stack;
public Producer1(Stack stack) {
this.stack = stack;
}

@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 20; i++){//生产20个产品
Produce p = new Produce(i+1);//生产一个产品
stack.push(p);//产品添加到仓库中
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
flag = false;//结束生产标记
System.out.println("----------生产结束--------------");
}
}

class Stack{
Produce[] storeHose = new Produce[5];//创建容量为5的仓库
int index = 0;

public synchronized void push(Produce p){//往仓库内存放产品(传入一个产品)
try {
while (index == storeHose.length) {//判断仓库是否已经满了
System.out.println("仓库已经满了---------");
this.wait();//仓库满时，生产等待
}
this.notifyAll();//唤醒其他线程
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

storeHose[index++] = p;//仓库添加一个产品
System.out.println("生产了" + p.id + "号产品,现在仓库有：" + index + "产品");
}

public synchronized void pop(){ //往仓库中消费产品
try {
//双重判断，只有当仓库没有产品和成产还在继续时，消费线程才进入等待。
//也就是说，当生产还在继续时，仓库没有产品，消费线程才进入等待，当生产结束时，消费线程不会进入等待，而是将产品消费光
while(index == 0 && Producer1.flag){
System.out.println("产品已经消费完了---------");
this.wait();
}
this.notifyAll();//消费线程等待时，唤醒其他线程
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Produce p = storeHose[--index];//消费仓库里的一个产品
System.out.println("消费了" + p.id + "号产品，现在仓库还有" + index + "产品");
}
}

//创建产品类，每个产品都有自己的id
class Produce{
int id;
public Produce(int id) {
this.id = id;
}
}

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