19.3 线程中生产者和消费者模式与了解线程安全的类

生产者和消费者模式

所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程： 

1. 一类是生产者线程用于生产数据 
2. 一类是消费者线程用于消费数据 

为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库 
生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为 
消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为

图解:

Object类的等待和唤醒方法

生产者和消费者案例

案例需求：

生产者消费者案例中包含的类：

奶箱类(Box)：定义一个成员变量，表示第x瓶奶，提供存储牛奶和获取牛奶的操作
生产者类(Producer)：实现Runnable接口，重写run()方法，调用存储牛奶的操作 
消费者类(Customer)：实现Runnable接口，重写run()方法，调用获取牛奶的操作 

测试类(BoxDemo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下 
创建奶箱对象，这是共享数据区域
创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶的操作 
创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用获取牛奶的操作 
创建2个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递 
启动线程

实现代码：

数据共享区奶箱类Box：

public class Box {
    //定义一个成员变量，表示第x瓶奶
    private int milk;
    //定义一个成员变量，表示奶箱的状态
    private boolean state = false;

    //提供存储牛奶和获取牛奶的操作
    public synchronized void put(int milk){
        //如果有牛奶，等待消费
        if(state){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果没有牛奶，就生产牛奶
        this.milk = milk;
        System.out.println("送奶工将第" + this.milk + "瓶奶放入奶箱");

        //生产完毕之后，修改奶箱状态
        state = true;
        //唤醒其他等待的线程,提醒消费者消费
        notifyAll();
    }

    public synchronized void get(){
        //如果没有牛奶，等待生产
        if(!state){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果有牛奶，就消费牛奶
        System.out.println("用户拿到第" + this.milk + "瓶奶");

        //消费完毕之后，修改奶箱状态
        state = false;

        //唤醒其他等待的线程，提醒生产者生产牛奶
        notifyAll();
    }
}

生产者类(Producer)：

public class Producer implements Runnable{
    private Box b;

    public Producer(Box b){
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 30; i++) {
            b.put(i);
        }
    }
}

消费者类(Customer)：

public class Customer implements Runnable{
    private Box b;

    public Customer(Box b){
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            b.get();
        }
    }
}

测试类：

public class BoxTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建奶箱对象，这是共享数据区域
        Box b = new Box();

        //创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
        Customer c = new Customer(b);
        //创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
        Producer p = new Producer(b);

        //创建2个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
        Thread t1 = new Thread(p);
        Thread t2 = new Thread(c);

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

运行结果：

 

线程安全的类

StringBuffer

线程安全，可变的字符序列
从版本JDK 5开始，被StringBuilder 替代。 通常应该使用StringBuilder类，因为它支持所有相同的操 作，但它更快，因为它不执行同步 

Vector

从Java 2平台v1.2开始，该类改进了List接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集 合实现不同， Vector被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList代替Vector 

Hashtable

该类实现了一个哈希表，它将键映射到值。 任何非null对象都可以用作键或者值 
从Java 2平台v1.2开始，该类进行了改进，实现了Map接口，使其成为Java Collections Framework的成 员。 与新的集合实现不同， Hashtable被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用HashMap代替 Hashtable