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java 多线程 22 ：生产者/消费者模式 进阶 利用await()/signal()实现

2024-09-10 06:02:17   217人阅读

java多线程15 ：wait()和notify() 的生产者/消费者模式
在这一章已经实现了  wait/notify 生产消费模型

利用await()/signal()实现生产者和消费者模型

一样，先定义一个缓冲区：

public class ValueObject
{
    public static String valuehttp://www.mamicode.com/= "";
}

换种写法，生产和消费方法放在一个类里面：

public class ThreadDomain41 extends ReentrantLock
{
    private Condition condition = newCondition();
    
    public void set()
    {
        try
        {
            lock();
            while (!"".equals(ValueObject.value))
                condition.await();
            ValueObject.value = "123";
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产了value, value的当前值是" + ValueObject.value);
            condition.signal();
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            unlock();
        }
    }
    
    public void get()
    {
        try
        {
            lock();
            while ("".equals(ValueObject.value))
                condition.await();
            ValueObject.value = "";
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费了value, value的当前值是" + ValueObject.value);
            condition.signal();
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            unlock();
        }
    }
}

同样的，开两个线程，一个线程调用set()方法生产，另一个线程调用get()方法消费：

public static void main(String[] args)
{
    final ThreadDomain41 td = new ThreadDomain41();
    Runnable producerRunnable = new Runnable()
    {
        public void run()
        {
            for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++)
                td.set();
        }
    };
    Runnable customerRunnable = new Runnable()
    {
        public void run()
        {
            for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++)
                td.get();
        }
    };
    Thread ProducerThread = new Thread(producerRunnable);
    ProducerThread.setName("Producer");
    Thread ConsumerThread = new Thread(customerRunnable);
    ConsumerThread.setName("Consumer");
    ProducerThread.start();
    ConsumerThread.start();
}

看一下运行结果：

...
Producer生产了value, value的当前值是123
Consumer消费了value, value的当前值是
Producer生产了value, value的当前值是123
Consumer消费了value, value的当前值是
Producer生产了value, value的当前值是123
Consumer消费了value, value的当前值是
...

和wait()/notify()机制的实现效果一样，同样符合生产者/消费者模型

 

小心假死

生产者/消费者模型最终达到的目的是平衡生产者和消费者的处理能力，达到这个目的的过程中，并不要求只有一个生产者和一个消费者。可以多个生产者对应多个消费者，可以一个生产者对应一个消费者，可以多个生产者对应一个消费者。

假死就发生在上面三种场景下。理论分析就能说明问题，所以就不写代码了。代码要写也很简单，上面的两个例子随便修改一个，开一个生产者线程/多个消费者线程、开多个生产者线程/消费者线程、开多个生产者线程/多个消费者线程都可以。假死指的是全部线程都进入了WAITING状态，那么程序就不再执行任何业务功能了，整个项目呈现停滞状态。

比方说有生产者A和生产者B，缓冲区由于空了，消费者处于WAITING。生产者B处于WAITING，生产者A被消费者通知生产，生产者A生产出来的产品本应该通知消费者，结果通知了生产者B，生产者B被唤醒，发现缓冲区满了，于是继续WAITING。至此，两个生产者线程处于WAITING，消费者处于WAITING，系统假死。

上面的分析可以看出，假死出现的原因是因为notify的是同类，所以非单生产者/单消费者的场景，可以采取两种方法解决这个问题：

1、synchronized用notifyAll()唤醒所有线程、ReentrantLock用signalAll()唤醒所有线程

2、用ReentrantLock定义两个Condition，一个表示生产者的Condition，一个表示消费者的Condition，唤醒的时候调用相应的Condition的signal()方法就可以了

 

这里对比 和 wait/notify ，await()/signal() 可以利用多个Condition 进行消费/生产实现效果，不用通知所有线程，这里显得更加效率，方便

要实现生产消费模型，java提供了队列机制更加方便的实现，参考 java 多线程阻塞队列 与 阻塞方法与和非阻塞方法

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