【Java 深入学习】一个经典问题 - 消费者和生产者问题 - 下

2022-10-22
河南
本文字数：2951 字
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初版代码示例

class SynStack{  private char[] data = new char[6];  private int cnt = 0;    public void push(char ch)  {    data[cnt]=ch;    ++cnt;    System.out.println("1111");    }  public char pop()  {    --cnt;    System.out.printf("2222");    return data[cnt];    }}class Producer implements Runnable{  private SynStack ss=null;  public Producer(SynStack ss)  {    this.ss=ss;    }  public void run()  {    // push('a');//错误    try    {      Thread.sleep(2000);    }      catch(Exception e)    {    }    ss.push('a');      }}class Consumer implements Runnable{  private SynStack ss=null;  public Consumer(SynStack ss)  {    this.ss=ss;    }  public void run()  {    System.out.printf("%c\n",ss.pop());  }}public class TestPC{  public static void main(String[] args)  {    SynStack ss = new SynStack();    Producer p = new Producer(ss);    Consumer c = new Consumer(ss);      Thread t1=new Thread(p);    Thread t2=new Thread(c);    t1.start();    t2.start();  }    }

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PS：

public void run()// throws Exception //错误 Runnable 里没有异常处理
t2.start();//错误因为无法判断是先进还是先出，如果先进则没错但如果先出则现在栈中没有元素导致数组下标越界

结果：

报数组溢出错误

解释：

我们观察程序，发现我们创造了一个栈有两个方法分别是 pop()与 push() 出栈与入栈，这个栈其实就是糖果池而糖果池的最大容量就是这个栈的最大值 6
之后我们创建了生产者与消费者且他们都实现了 Runnable 接口与 run 方法，生产者会在 run 方法中 push()一个元素也就是增加一个糖果，消费者会在 run 方法中 pop()一个元素也就是减少一个糖果。
最后我们创建了生产线程与消费线程，我们令生产线程的生产速率小于消费线程，最终会发现当糖果池为 0 后消费线程还在消费，导致溢出错误。

解决方案代码示例

class SynStack{  private char[] data = new char[6];  private int cnt = 0;      public synchronized void push(char ch)  {    while(cnt==data.length)    {      try      {        this.wait();        }        catch(Exception e)      {}    }    this.notify();    data[cnt]=ch;    ++cnt;    System.out.printf("生产线程正在生产第%d个产品，该产品是:%c\n",cnt,ch);    }      public synchronized char pop()  {    char ch;    if(cnt==0)    //注意：这里的注意同上    {      try      {        this.wait();        }        catch(Exception e)      {}    }    this.notify();    ch=data[cnt-1];    System.out.printf("消费线程正在消费第%d个产品，该产品是:%c\n",cnt,ch);      cnt--;    return ch;    }}

class Producer implements Runnable{   private SynStack ss=null;    public Producer(SynStack ss)  {    this.ss=ss;    }    public void run()// throws Exception   {    // push('a');//错误    char ch;    for(int i=0;i<20;i++)    {      try      {        Thread.sleep(200);      }        catch(Exception e)      {      }      ch=(char)('a'+i);      ss.push(ch);    }  }}

class Consumer implements Runnable{  private SynStack ss=null;    public Consumer(SynStack ss)  {    this.ss=ss;    }    public void run()  {    for(int i=0;i<20;i++)    {      /*try      {        Thread.sleep(200);      }        catch(Exception e)      {      }*/      ss.pop();    }  }}

public class TestPC_2{  public static void main(String[] args)  {    SynStack ss = new SynStack();    Producer p = new Producer(ss);    Consumer c = new Consumer(ss);      Thread t1=new Thread(p);    Thread t2=new Thread(c);    t1.start();    t2.start();  }  }

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PS：

while(cnt==data.length)//注意：//这里用 while 是为了保证栈为满而暂停，然后下一次如果再满还是再这个循环里保证再暂停，//如果改成 if 则只能暂停一次下一次从暂停的那个位置继续走
//但如果是同步过以后则可以用 if，因为如果满则暂停(wait)生产线程同时解除霸占，转换到//消费线程进行消费操作并锁住消费线程对象导致一定会运行完消费操作使得栈不为满之后//唤醒生产操作并结束消费程序解锁，之后再竞争
// 但这种 while 与 if 都可以用的情况仅在只有两个相互依赖的线程的条件下成立，我们可以想一想如果我们现在来一个毫不相干的线程 c c 运行完后也// 会唤醒某个线程这样不满足条件的线程依旧可能被唤醒并且因为是 if 所以直接跳出 if 进行生产操作导致错误
//使用 wait 会解锁，sleep 则不会
this.notify();//唤醒其他某一个暂停的线程对于这个例子就是唤醒消费线程
this.notify();//唤醒其他某一个暂停的线程对于这个例子就是唤醒生产线程
public void run()// throws Exception //错误 Runnable 里没有异常处理
Thread.sleep(200);//这种是生产比较慢消费快
Thread.sleep(200);//这种是消费比较慢生产快

结果：

生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:a
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:a
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:b
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:b
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:c
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:c
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:d
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:d
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:e
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:e
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:f
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:f
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:g
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:g
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:h
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:h
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:i
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:i
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:j
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:j
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:k
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:k
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:l
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:l
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:m
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:m
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:n
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:n
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:o
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:o
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:p
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:p
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:q
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:q
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:r
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:r
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:s
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:s
生产线程正在生产第 1 个产品，该产品是:t
消费线程正在消费第 1 个产品，该产品是:t

解释：

因为消费线程比较快，所以现在的情况就是生产一个立马就被消费了

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/67fcbb562c5429c462a2c84c6】。未经作者许可，禁止转载。

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