Java多线程详解（十）线程协作——生产者消费者模式

一、什么是线程通信？

• 应用场景：生产者和消费者问题

1. 假设仓库中只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库，消费者将仓库中的产品取走消费
2. 如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止
3. 如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止

二、线程通信-分析

这是一个线程同步的问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件

• 对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费
• 对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费
• 在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的
  • synchronized 可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
  • synchronized 不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

三、线程通信有关的几个方法

方法名	作用
wait()	表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，会释放锁
wait(long timeout)	指定等待的毫秒数
notify()	唤醒一个处于等待状态的线程
notifyAll()	唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先调度

注意：以上方法均为Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常IIIegalMonitorStateException

四、经典通信模型——管程法

并发协作模型“生产者/消费者模式”—>管程法

• 生产者：负责生产数据的模块（方法、对象、线程、进程）

• 消费者：负责处理数据的模块（方法、对象、线程、进程）

• 缓冲区（仓库）：消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个缓冲区

生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

package ThreadTest;

// 测试：生产者消费者模型--->利用缓冲区解决：管程法
// 生产者、消费者、产品、缓冲区
public class TestPC {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer synContainer = new SynContainer();

        new Producer(synContainer).start();
        new Consumer(synContainer).start();
    }
}

//生产者
class Producer extends Thread{
    SynContainer container;

    public Producer(SynContainer container) {
        this.container = container;
    }
    //生产

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            container.push(new Product(i));
            System.out.println("生产了-->"+ i +"个产品");
        }
    }
}

//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer container;

    public Consumer(SynContainer container) {
        this.container = container;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了-->"+ container.pop().id + "个产品");
        }
    }
}

//产品
class Product{
    int id; //产品编号

    public Product(int id) {
        this.id = id;
    }
}

//缓冲区
class SynContainer{
    //需要一个容器
    Product[] products = new Product[10];
    //容器计数器
    int count = 0;

    //生产者放入产品
    public synchronized void push(Product product){
        //如果容器满了，就需要等待消费者消费
        if (count == products.length){
            //通知消费者消费，生产者等待
            try{
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有满，我们就需要丢入产品
        products[count] = product;
        count++;

        //通知消费者可以消费了
        this.notifyAll();
    }

    //消费者消费产品
    public synchronized Product pop(){
        //判断能否消费
        if (count == 0)
        {
            //等待生产者生产，消费者等待
            try{
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果可以消费
        count--;
        Product product = products[count];

        //消费完了，通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return product;
    }
}