生产者消费者模型(多个生产者和多个消费者)JDK1.5 (Lock&Condition)实现版

清疚 2022-07-26 05:25 93阅读 0赞

# 生产者消费者模型(多个生产者和多个消费者)JDK1.5 (Lock&Condition)实现版 #

## 场景描述 ##

**多线程开发中很经典的一个案例就是生产者消费者模型，它们共享资源，但是对资源的操作方式并不同。因此它们需要协调资源，否则就会出现线程安全问题。尤其当时多个生产者和多个消费者时比较麻烦。本文以JDK1.5并发工具包下的Lock和Condition来实现多生产者多消费者模型。**

--------------------

## 代码展示 ##

**Resource Code**

/**
    * 生产者和消费者共享的资源Resource对象
    * @author xuyi3
    * @2016年4月7日 @下午2:01:21
    * @Resource
    * @功能说明:<br>
    * @春风十里不如你
    * @备注:使用Lock 和 Condition实现多生产者和多消费者模型
    */
    public class Resource {
    
        /** 资源名称 */
        private String name;
        /** 资源标识符 */
        private boolean flag = false;
        // 区分产品的计数器
        private int count = 0;
    
        // 定义一个锁
        Lock lock = new ReentrantLock();
        // 生产者的监视器
        Condition conditionProduce = lock.newCondition();
        // 消费者的监视器
        Condition conditionConsumer = lock.newCondition();
        /**
         * 生产产品方法
         * @param threadName
         */
        public void produce(String threadName) {
    
            try {
                // 其实用tryLock方法更严谨些
                lock.lock();
                while (isFlag()) {// 如果已经存在数据,生产者就等待消费者消费之后再生产。注意多生产者时这里要使用while循环判断。
                    // 线程等待
                    conditionProduce.await();
                }
                setName("产品" + (++count));
                System.out.println(threadName + "生产者生产--->" + getName());
                setFlag(true);
    
                conditionConsumer.signal();
    
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // finally代码块通常都是存放资源释放操作的代码
                // 不管执行过程发生什么情况都要释放锁资源,否则就会无限期等待下去了。导致程序崩溃
                lock.unlock();
            }
    
        }
    
        /**
         * 消费产品方法
         * @param threadName
         */
        public void consumer(String threadName) {
    
            try {
                // 其实用tryLock方法更严谨些
                lock.lock();
                while (!isFlag()) {// 如果没有数据消费者就等待生产者生产之后再消费,多消费者时这里要使用while循环判断。
                    conditionConsumer.await();
                }
                System.out.println(threadName + "消费者消费=====》" + getName());
                setFlag(false);// 标识已经消费了
                conditionProduce.signal();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // finally代码块通常都是存放资源释放操作的代码
                // 不管执行过程发生什么情况都要释放锁资源,否则就会无限期等待下去了。导致程序崩溃
                lock.unlock();
            }
        }
    }

--------------------

**ProductThread Code**

/**
    * 生产者对象
    * @author xuyi3
    * @2016年4月7日 @下午1:38:16
    * @ProductThread
    * @功能说明:生产产品<br>
    * @春风十里不如你
    * @备注
    */
    public class ProductThread implements Runnable {
        // 共享资源对象
        private Resource resource;
        public ProductThread(Resource resource) {
            this.resource = resource;
        }
        @Override
        public void run() {
            // 备注:比较优雅的多线程代码,在run()方法体内尽量出现较少的代码,不推荐把同步代码和一些复杂的逻辑放在run()方法体内。
            // 因为如果把所有同步代码都放在run()方法体内写的话,非常不好的维护并且代码结构不够清晰。
            while (true) {
                // 生产者生产产品
                resource.produce(Thread.currentThread().getName());
            }
        }
    }

--------------------

**ConsumerThread Code**

/**
    * 消费者对象
    * @author xuyi3
    * @2016年4月7日 @下午2:07:22
    * @ConsumerThread
    * @功能说明:<br>
    * @春风十里不如你
    * @备注
    */
    public class ConsumerThread implements Runnable {
        // 共享资源Resource对象
        private Resource resource;
        public ConsumerThread(Resource resource) {
            this.resource = resource;
        }
        @Override
        public void run() {
            // 备注:比较优雅的多线程代码,在run()方法体内尽量出现较少的代码,不推荐把同步代码和一些复杂的逻辑放在run()方法体内。
            // 因为如果把所有同步代码都放在run()方法体内写的话,非常不好的维护并且代码结构不够清晰。
            while (true) {
                // 消费者消费产品
                resource.consumer(Thread.currentThread().getName());
            }
        }
    }

--------------------

**AppMain Code**

public class AppMain {
    public static void main(String[] args) {
            // 共享资源对象
            Resource resource = new Resource();
            // 创建生产者对象
            ProductThread productThread = new ProductThread(resource);
            // 创建消费者对象
            ConsumerThread consumerThread = new ConsumerThread(resource);
    
            // 启动两个线程
            new Thread(productThread, "生产者1 ").start();
            new Thread(consumerThread, "Consumer1").start();
            new Thread(productThread, "生产者2 ").start();
            new Thread(consumerThread, "Consumer2").start();
        }
    }

--------------------

## 总结说明 ##

**多个生产者和多个消费者模型实现的关键在于，资源共享(同步同个对象锁)和资源的标识以及等待唤醒机制wait()和notifyAll()方法。但是每次都需要要判断标识符，因此需要使用while而不能试if。JDK1.5之前使用这种方式处理还不错，但是这里有个明显的问题就是，每次都是唤醒所有的线程，并不是只唤醒我们希望唤醒的线程。这是会降低效率的，尤其是在线程数比较多并发量比较高的时候，就会显得性能并不高。本章使用JDK1.5之后的并发包下的Lock和Condition来高效解决这个问题，关于Lock和Condition的介绍可以参考java doc或[Java 理论与实践: JDK 5.0 中更灵活、更具可伸缩性的锁定机制][Java _ JDK 5.0]**

[Java _ JDK 5.0]: https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp10264/