多线程-生产者和消费者模式的四种实现

什么是生产者和消费者模式：

生产者和消费者模式是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消费者彼此并不直接通信，而是通过阻塞队列进行通信，所以生产者生产完数据后不用等待消费者进行处理，而是直接扔给阻塞队列，消费者不找生产者要数据，而是直接从阻塞队列中获取数据，阻塞队列就相当于一个缓冲区，平衡生产者和消费者的处理能力。

wait/notify和synchronized配合实现：

生产者和消费者线程各一条：

代码实现：
package ThreadDemo.ThreadExercise;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;

/*
 * 生产者线程
 */
class ProducerDemo implements Runnable{
    private List list;
    public ProducerDemo(List list){
        this.list=list;
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            Random random=new Random();
            synchronized(list){
                if(list.size()>0){ //表明集合中有元素，此线程等待
                //可以是while
                    try {
                        list.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                list.add(random.nextInt(100));//0-99的随机数；
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  "+list.get(0));
                list.notify(); //通知消费者，集合中已有元素。
            }
        }
    }
}
/*
 *  消费者线程
 */
class ConsumerDemo implements Runnable{
    private List list;
    public ConsumerDemo(List list){
         this.list=list;
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (list){
                if(list.size()<1){//可以是while
                    try {
                        list.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  "+list.remove(0));
                list.notify();
            }
        }
    }
}
public class ProducerAndConsumer {
    public static void main(String[] args) {
        List list=new ArrayList();
        Thread thread1=new Thread(new ProducerDemo(list));
        thread1.setName("生产者线程_");
        Thread thread2=new Thread(new ConsumerDemo(list));
        thread2.setName("......消费者线程_");
        thread2.start();
        thread1.start();
    }
}
测试结果：
生产者线程_  88
......消费者线程_  88
生产者线程_  77
......消费者线程_  77
生产者线程_  49
......消费者线程_  49
生产者线程_  62
......消费者线程_  62
生产者线程_  94
......消费者线程_  94
生产者线程_  64
......消费者线程_  64
生产者线程_  33
......消费者线程_  33
生产者线程_  41
......消费者线程_  41
生产者线程_  7
......消费者线程_  7
生产者线程_  21
......消费者线程_  21

多条生产者和消费者线程：

注意事项：

多条线程需要注意是：

  • 我们唤醒的时候需要使用notifyAll()，如果使用notify（）随机唤醒的可能是同一类线程，这样会导致死锁；
  • 需要将if改为while，比如生产者线程有多个，当本生产者线程wait之后，假如另一个生产者线程得到锁（本该消费者得到），如果是if，那么此线程就会继续执行，会导致数据错乱。如果是while则会继续等待。
代码实现：
package ThreadDemo.ThreadExercise;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;

/*
 * 生产者线程
 */
class ProducerDemo implements Runnable{
    private List list;
    public ProducerDemo(List list){
        this.list=list;
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            Random random=new Random();
            synchronized(list){
                while(list.size()>0){ 
                    //因为生产者线程有多个，当本线程wait之后，假如一个生产者线程得到锁（本该消费者得到），
                    // 如果是if，那么此线程就会继续执行，会导致数据错乱。
                    //如果是while则会继续等待。
                    try {
                        list.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                list.add(random.nextInt(100));//0-99的随机数；
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  "+list.get(0));
                list.notifyAll();  //唤醒此对象锁所有等待线程（消费者和生产者线程均有）
            }
        }
    }
}
/*
 *  消费者线程
 */
class ConsumerDemo implements Runnable{
    private List list;
    public ConsumerDemo(List list){
         this.list=list;
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (list){
                while(list.size()<1){
                    try {
                        list.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  "+list.remove(0));
                list.notifyAll(); //唤醒此对象锁所有等待线程（消费者和生产者线程均有）
            }
        }
    }
}
public class ProducerAndConsumer {
    public static void main(String[] args) {
        List list=new ArrayList();
        for (int i = 1; i <4 ; i++) {
            Thread thread1=new Thread(new ProducerDemo(list));
            thread1.setName("生产者线程_"+i+"_");
            Thread thread2=new Thread(new ConsumerDemo(list));
            thread2.setName("......消费者线程_"+i+"_");
            thread2.start();
            thread1.start();
        }
    }
}
测试结果：
生产者线程_3_  83
......消费者线程_1_  83
生产者线程_1_  74
......消费者线程_2_  74
生产者线程_3_  18
......消费者线程_3_  18
生产者线程_1_  81
......消费者线程_2_  81
生产者线程_3_  56
......消费者线程_1_  56
生产者线程_1_  3
......消费者线程_2_  3
生产者线程_3_  0
......消费者线程_3_  0
生产者线程_1_  18
......消费者线程_2_  18
生产者线程_3_  18
......消费者线程_1_  18
生产者线程_1_  35
......消费者线程_2_  35
生产者线程_3_  81
......消费者线程_3_  81
生产者线程_1_  15
......消费者线程_2_  15
生产者线程_3_  95
......消费者线程_1_  95
生产者线程_1_  2
......消费者线程_2_  2

ReentrantLock+BlockingQueue实现：

采用两把锁，实现生产者和消费者同时作业。需要注意的是，生产者的一个锁对象，消费者一个锁对象。分别用来唤醒消费者和生产者

代码实现1：

多条生产者和消费者随机交替，也就是说只要队列没有满那一直生产，只要队列没有空那就一直消费。

package ThreadDemo.ThreadExercise;

import java.util.Queue;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//生产者
class ProducerDemo1 implements Runnable{
    ReentrantLock put;
    ReentrantLock out;
    Condition notFull;
    Condition notEmpty;
    Queue<Integer> queue;
    public ProducerDemo1(ReentrantLock put,ReentrantLock out,Condition notFull,Condition notEmpty,Queue queue){
        this.put=put;
        this.out=out;
        this.notFull=notFull;
        this.notEmpty=notEmpty;
        this.queue=queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        Random random=new Random();
        while(true){
            put.lock();
            while(queue.size()==10){
                try {
                    notFull.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //延迟打印速度
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Integer integer=random.nextInt(100);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"........."+integer);
            queue.add(integer);
            //队列没有满，通知更多生产者来生产
            if(queue.size()<10){
                notFull.signal();
            }
            put.unlock();
            //只要生产出一个就通知消费者消费，后续不需要通知
            //因为消费者内部有唤醒更多消费者的机制
            if(queue.size()==1){
                out.lock();
                notEmpty.signal();
                out.unlock();
            }
        }
    }
}
class ConsumerDemo1 implements Runnable{
    ReentrantLock put;
    ReentrantLock out;
    Condition notFull;
    Condition notEmpty;
    Queue<Integer> queue;
    public ConsumerDemo1(ReentrantLock put,ReentrantLock out,Condition notFull,Condition notEmpty,Queue queue){
        this.put=put;
        this.out=out;
        this.notFull=notFull;
        this.notEmpty=notEmpty;
        this.queue=queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            out.lock();
            while(queue.size()==0){
                try {
                    notEmpty.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"   "+queue.poll());
            //只要队列里还有元素，就通知更多消费者来消费
            if(queue.size()>0){
                notEmpty.signal();
            }
            out.unlock();
            //只要队列没有满，就通知生产者进行生产
            if(queue.size()==9){
                put.lock();
                notFull.signal();
                put.unlock();
            }
        }
    }
}
public class ProducerAndConsumerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedBlockingQueue<Integer> queue=new LinkedBlockingQueue<>();
        ReentrantLock put=new ReentrantLock();
        Condition notFull=put.newCondition();
        ReentrantLock out=new ReentrantLock();
        Condition notEmpty=out.newCondition();
        for (int i = 0; i <3 ; i++) {
            new Thread(new ProducerDemo1(put,out,notFull,notEmpty,queue),"生产者"+i).start();
            new Thread(new ConsumerDemo1(put,out,notFull,notEmpty,queue),"消费者"+i).start();
        }
    }
}
测试结果：
生产者0.........91
生产者0.........99
消费者0   91
消费者0   99
生产者1.........99
生产者1.........12
消费者1   99
生产者2.........79
消费者1   12
生产者0.........22
消费者1   79
消费者1   22
生产者1.........23
消费者1   23
生产者1.........19
生产者1.........79
消费者2   19
消费者2   79
生产者2.........39
消费者1   39
生产者0.........48
生产者0.........43
消费者0   48
生产者1.........64
消费者0   43
生产者2.........65
消费者0   64
消费者0   65
生产者0.........24
生产者0.........72
消费者0   24
生产者1.........79
消费者0   72
生产者2.........49
消费者0   79
消费者0   49
生产者0.........41
消费者0   41
生产者0.........25
消费者1   25

代码实现2：

多条生产者和消费者，实现生产满了在消费，消费完了在生产。

package ThreadDemo.ThreadExercise;

import java.util.Queue;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//生产者
class ProducerDemo1 implements Runnable{
    ReentrantLock put;
    ReentrantLock out;
    Condition notFull;
    Condition notEmpty;
    Queue<Integer> queue;
    public ProducerDemo1(ReentrantLock put,ReentrantLock out,Condition notFull,Condition notEmpty,Queue queue){
        this.put=put;
        this.out=out;
        this.notFull=notFull;
        this.notEmpty=notEmpty;
        this.queue=queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        Random random=new Random();
        while(true){
            put.lock();
            while(queue.size()==10){
                try {
                    notFull.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //延迟打印速度
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Integer integer=random.nextInt(100);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"........."+integer);
            queue.add(integer);
            //队列没有满，通知更多生产者来生产
            if(queue.size()<10){
                notFull.signal();
            }
            put.unlock();
            // 当队列已满时才通知消费者进行消费
            if(queue.size()==10){
                out.lock();
                notEmpty.signal();
                out.unlock();
            }
        }
    }
}
class ConsumerDemo1 implements Runnable{
    ReentrantLock put;
    ReentrantLock out;
    Condition notFull;
    Condition notEmpty;
    Queue<Integer> queue;
    public ConsumerDemo1(ReentrantLock put,ReentrantLock out,Condition notFull,Condition notEmpty,Queue queue){
        this.put=put;
        this.out=out;
        this.notFull=notFull;
        this.notEmpty=notEmpty;
        this.queue=queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            out.lock();
            while(queue.size()==0){
                try {
                    notEmpty.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"   "+queue.poll());
            //只要队列里还有元素，就通知更多消费者来消费
            if(queue.size()>0){
                notEmpty.signal();
            }
            out.unlock();
            //当队列为空时，通知生产者进行生产
            if(queue.size()==0){
                put.lock();
                notFull.signal();
                put.unlock();
            }
        }
    }
}
public class ProducerAndConsumerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedBlockingQueue<Integer> queue=new LinkedBlockingQueue<>();
        ReentrantLock put=new ReentrantLock();
        Condition notFull=put.newCondition();
        ReentrantLock out=new ReentrantLock();
        Condition notEmpty=out.newCondition();
        for (int i = 0; i <3 ; i++) {
            new Thread(new ProducerDemo1(put,out,notFull,notEmpty,queue),"生产者"+i).start();
            new Thread(new ConsumerDemo1(put,out,notFull,notEmpty,queue),"消费者"+i).start();
        }
    }
}
测试结果
生产者0.........19
生产者0.........28
生产者0.........76
生产者1.........56
生产者1.........69
生产者1.........44
生产者1.........77
生产者1.........51
生产者1.........56
生产者1.........99
消费者0   19
消费者0   28
消费者0   76
消费者1   56
消费者1   69
消费者1   44
消费者1   77
消费者1   51
消费者1   56
消费者1   99
生产者2.........20
生产者2.........42
生产者2.........56
生产者2.........47
生产者2.........38
生产者2.........90
生产者2.........54
生产者2.........66
生产者2.........79
生产者2.........96
消费者2   20
消费者2   42
消费者2   56
消费者2   47
消费者2   38
消费者2   90
消费者2   54
消费者2   66
消费者2   79
消费者2   96
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 人面猴
    序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...
    沈念sama阅读 216,240评论 6赞 498
  • 死咒
    序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,328评论 3赞 392
  • 救了他两次的神仙让他今天三更去死
    文/潘晓璐 我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...
    开封第一讲书人阅读 162,182评论 0赞 353
  • 道士缉凶录：失踪的卖姜人
    文/不坏的土叔 我叫张陵，是天一观的道长。 经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？ 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,121评论 1赞 292
  • 港岛之恋（遗憾婚礼）
    正文 为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
    茶点故事阅读 67,135评论 6赞 388
  • 恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
    文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着，像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上，一...
    开封第一讲书人阅读 51,093评论 1赞 295
  • 城市分裂传说
    那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。 笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播，决...
    沈念sama阅读 40,013评论 3赞 417
  • 双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
    文/苍兰香墨 我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
    开封第一讲书人阅读 38,854评论 0赞 273
  • 万荣杀人案实录
    序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
    沈念sama阅读 45,295评论 1赞 310
  • 护林员之死
    正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,513评论 2赞 332
  • 白月光启示录
    正文 我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,678评论 1赞 348
  • 活死人
    序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
    沈念sama阅读 35,398评论 5赞 343
  • 日本核电站爆炸内幕
    正文 年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,989评论 3赞 325
  • 男人毒药：我在死后第九天来索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,636评论 0赞 22
  • 一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
    文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,801评论 1赞 268
  • 情欲美人皮
    我被黑心中介骗来泰国打工， 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,657评论 2赞 368
  • 代替公主和亲
    正文 我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,558评论 2赞 352

推荐阅读更多精彩内容