[置顶] java多线程同步：生产者与消费者问题
生产者与消费者问题问题是线程同步里边一个很经典的问题。
用通俗的语言来描述：一群生产者不断的生产产品，并将产品放到一个容器里边；同时一群消费者不断从容器里边消费产品。
容器的容量是有限的。如果容器满了，生产者不能再往容器放产品，必须进入等待状态。等待产品被消费者拿走了，再往容器放产品。
同样，如果容器空了，消费者也必须进入等待状态。等待生产者往里边放产品，再将消费者唤醒。
下边我们来看看如何用java代码来实现
我们假设生产者是一群厨师，产品是面包，容器是一个篮子，消费者是一群消费者。
用面向对象的思维来考虑，我们要至少要定义4个类
先定义好面包类
/*
*面包类，用于存放厨师生产的面包
*/
public class Bread {
private String producer;
public Bread(String producer) {
super();
this.producer = producer;
}
@Override
public String toString() {
return producer;
}
}
再定义一个篮子类
/*
* 篮子类，用于存放面包
* 篮子假定最多放10个面包
*/
public class Basket {
private int index = 0;
private Bread[] arrayBread = new Bread[10];
/*
* 此方法用于往篮子里扔面包 每当厨师生成好一个面包就往篮子里边扔 由于当某一个厨师在往篮子扔面包的过程（还没扔完，但是面包已经在篮子里），
* 又有一个厨师要往篮子里扔面包。 如果这是篮子里已经有9个面包的话，最后一个厨师就不能在扔了。
* 所以需要给这个方法加把锁，等一个厨师扔完后，另外一个厨师才能往篮子里扔。
*/
public synchronized void push(int id, Bread bread) {
System.out.println("生成前篮子里有面包：" + index + " 个");
// 当厨师发现篮子满了，就在那里不停的等着
while (index == arrayBread.length) {
System.out.println("篮子满了，我开始等等。。。。。。");
try {
// 厨师（一个生产线程）开始不停等待
// 他需要等待顾客(一个消费线程)把它叫醒
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 唤醒一个正在等待的线程，如果唤醒的线程为生产线程，则又会进入等待状态，
// 如果为消费线程，则因生产线程生产了面包的缘故，消费线程可以进行消费
this.notify();
arrayBread[index] = bread;
index++;
System.out.println(bread);
}
/*
* 此方法用于往篮子里拿面包 加锁原因和上边一样
*/
public synchronized Bread pop(int id) {
System.out.println("消费前篮子里有面包：" + index + " 个");
while (index == 0) {
System.out.println("篮子空了，我开始等等。。。。。。");
try {
// 顾客（一个消费线程）开始不停等待
// 他需要等待厨师(一个生产线程)把它叫醒
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 唤醒一个正在等待的线程，如果唤醒的线程为消费线程，则又会进入等待状态，
// 如果为生产线程，则因生产线程消费了面包的缘故，生产线程可以进行生产
this.notify();
index--;
System.out.println("第" + id + "个顾客消费了 -->" + arrayBread[index]);
return arrayBread[index];
}
}
再定义一个厨师类
/*
* 厨师类，用于生产面包
*/
public class Kitchener implements Runnable {
private Basket basket;
private int id;
public Kitchener(int id,Basket basket) {
super();
this.id = id;
this.basket = basket;
}
@Override
public void run() {
//让厨师生产10个面包
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
Bread bread = new Bread("第" + id + "个厨师生成的面包");
basket.push(id,bread);
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
最后定义顾客类
/*
* 顾客类，用于消费面包
*/
public class Customer implements Runnable {
private Basket basket;
private int id;
public Customer(int id,Basket basket) {
super();
this.id = id;
this.basket = basket;
}
@Override
public void run() {
// 让顾客消费10个面包
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
basket.pop(id);
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
好我们就可以来测试一下代码
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Basket basket = new Basket();
// 两个厨师两个客户
Kitchener kitchener1 = new Kitchener(1,basket);
Kitchener kitchener2 = new Kitchener(2,basket);
Customer customer1 = new Customer(1,basket);
Customer customer2 = new Customer(2,basket);
new Thread(kitchener1).start();
new Thread(kitchener2).start();
new Thread(customer1).start();
new Thread(customer2).start();
}
}
运行结果
生成前篮子里有面包：0 个 第1个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：1 个 第2个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：0 个 篮子空了，我开始等等。。。。。。 生成前篮子里有面包：0 个 第2个厨师生成的面包 第1个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：0 个 第2个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：1 个 第1个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：2 个 第2个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：3 个 第1个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：4 个 第2个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：5 个 第1个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：6 个 第2个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：7 个 第1个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：8 个 第2个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：9 个 第1个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：10 个 篮子满了，我开始等等。。。。。。 生成前篮子里有面包：10 个 篮子满了，我开始等等。。。。。。 消费前篮子里有面包：10 个 第2个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 第2个厨师生成的面包 篮子满了，我开始等等。。。。。。 消费前篮子里有面包：10 个 第1个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 第1个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：10 个 篮子满了，我开始等等。。。。。。 生成前篮子里有面包：10 个 篮子满了，我开始等等。。。。。。 消费前篮子里有面包：10 个 第2个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 第2个厨师生成的面包 篮子满了，我开始等等。。。。。。 消费前篮子里有面包：10 个 第1个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 第1个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：10 个 篮子满了，我开始等等。。。。。。 生成前篮子里有面包：10 个 篮子满了，我开始等等。。。。。。 消费前篮子里有面包：10 个 第1个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 第2个厨师生成的面包 篮子满了，我开始等等。。。。。。 消费前篮子里有面包：10 个 第2个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 第1个厨师生成的面包 生成前篮子里有面包：10 个 篮子满了，我开始等等。。。。。。 生成前篮子里有面包：10 个 篮子满了，我开始等等。。。。。。 消费前篮子里有面包：10 个 第1个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 第2个厨师生成的面包 篮子满了，我开始等等。。。。。。 消费前篮子里有面包：10 个 第2个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 第1个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：10 个 第1个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：9 个 第2个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：8 个 第1个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：7 个 第2个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：6 个 第1个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：5 个 第2个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：4 个 第1个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：3 个 第2个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：2 个 第1个顾客消费了 -->第1个厨师生成的面包 消费前篮子里有面包：1 个 第2个顾客消费了 -->第2个厨师生成的面包