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(一道面试题)线程深入

发布时间:2017-11-19 01:00:12
一.生产者消费者问题?1.生产者消费者问题(英语:Producer-consumer problem),也称有限缓冲问题(英语:Bounded-buffer problem),是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者 ...

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一.生产者消费者问题?

1.生产者消费者问题(英语:Producer-consumer problem),也称有限缓冲问题(英语:Bounded-buffer problem),是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中,然后重复此过程。与此同时,消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据,消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。

2.解决办法:

要解决该问题,就必须让生产者在缓冲区满时休眠(要么干脆就放弃数据),等到下次消费者消耗缓冲区中的数据的时候,生产者才能被唤醒,开始往缓冲区添加数据。同样,也可以让消费者在缓冲区空时进入休眠,等到生产者往缓冲区添加数据之后,再唤醒消费者。通常采用进程间通信的方法解决该问题,常用的方法有信号灯法等。如果解决方法不够完善,则容易出现死锁的情况。出现死锁时,两个线程都会陷入休眠,等待对方唤醒自己。该问题也能被推广到多个生产者和消费者的情形。

二.编码实现生产者消费者问题

1.先上结果图:我定义了三个生产者分别时张飞,赵云还有关羽,两个消费者分别时曹操还有刘备.

先上结果图是为了说明:多线程说白了就是对cpu资源的抢夺,谁抢到了就可以执行自己的方法.

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2.生产者消费者实现步骤:

(1).因为生产者跟消费者共享一块区域,这里我将这块区域定义为“仓库”。

(2).仓库是有容量上限的,当数量达到上限后,生产者不允许继续生产产品.当前线程进入等待状态,等待其他线程唤醒。

(3).当仓库没有产品时,消费者不允许继续消费,当前线程进入等待状态,等待其他线程唤醒。

3.代码的实现:

(1).生产者跟消费者之间消费的是产品,所有先定义一个产品类:

public class Product {	//定义产品的唯一ID int id; //定义构造方法初始化产品id	public Product(int id) {		this.id=id;		// TODO Auto-generated constructor stub	}}

(2).定义一个仓库用来存放产品.

public class Repertory {	//定义一个集合类用于存放产品.规定仓库的最大容量为10. public LinkedList<Product> store=new LinkedList<Product>();	public LinkedList<Product> getStore() {		return store;	}	public void setStore(LinkedList<Product> store) {		this.store = store;	}	/* 生产者方法	 * push()方法用于存放产品.	 * 参数含义:第一个是产品对象	 * 第二个是线程名称,用来显示是谁生产的产品.	 * 使用synchronized关键字修饰方法的目的:	 * 最多只能有一个线程同时访问该方法.	 * 主要是为了防止多个线程访问该方法的时候,将参数数据进行的覆盖,从而发生出错.	 */	public synchronized void push(Product p,String threadName)	{		/* 仓库容量最大值为10,当容量等于10的时候进入等待状态.等待其他线程唤醒		 * 唤醒后继续循环,等到仓库的存量小于10时,跳出循环继续向下执行准备生产产品.		 */			while(store.size()==10){			try {				//打印日志				System.out.println(threadName+"报告:仓库已满--->进入等待状态--->呼叫老大过来消费");				//因为仓库容量已满,无法继续生产,进入等待状态,等待其他线程唤醒.				this.wait();			} catch (InterruptedException e) {				e.printStackTrace();			}		}		//唤醒所有等待线程		this.notifyAll();		//将产品添加到仓库中.		store.addLast(p);		//打印生产日志		System.out.println(threadName+"生产了:"+p.id+"号产品"+" "+"当前库存来:"+store.size());		try {			//为了方便观察结果,每次生产完后等待0.1秒.			Thread.sleep(100);		} catch (InterruptedException e) {			e.printStackTrace();		}			}	/* 消费者方法	 * pop()方法用于存放产品.	 * 参数含义:线程名称,用来显示是谁生产的产品.	 * 使用synchronized关键字修饰方法的目的:	 * 最多只能有一个线程同时访问该方法.	 * 主要是为了防止多个线程访问该方法的时候,将参数数据进行的覆盖,从而发生出错.	 */	public synchronized void pop(String threadName){		/* 当仓库没有存货时,消费者需要进行等待.等待其他线程来唤醒		 * 唤醒后继续循环,等到仓库的存量大于0时,跳出循环继续向下执行准备消费产品.		 */		while(store.size()==0)		{			try {				//打印日志				System.out.println(threadName+"下命令:仓库已空--->进入等待状态--->命令小弟赶快生产");				//因为仓库容量已空,无法继续消费,进入等待状态,等待其他线程唤醒.				this.wait();			} catch (InterruptedException e) {				e.printStackTrace();			}		}		//唤醒所有等待线程		this.notifyAll();		//store.removeFirst()方法将产品从仓库中移出.		//打印日志		System.out.println(threadName+"消费了:"+store.removeFirst().id+"号产品"+" "+"当前库存来:"+store.size());		try {			//为了方便观察结果,每次生产完后等待1秒.			Thread.sleep(1000);		} catch (InterruptedException e) {			e.printStackTrace();		}	}}

(3).定义生产者

public class Producer implements Runnable {	//定义一个静态变量来记录产品号数.确保每一个产品的唯一性.	public static Integer count=0;	//定义仓库 Repertory repertory=null; //构造方法初始化repertory(仓库)	public Producer(Repertory repertory) {		this.repertory=repertory;	}	/* run()方法因为该方法中存在非原子性操作count++;	 * 当多个线程同时访问时会发生count++的多次操作,导致出错	 * 为该方法添加同步错做,确保每一次只能有一个生产者进入该模块。	 * 这样就能保证count++这个操作的安全性.	 */	@Override	public void run() {			while (true) {						synchronized(Producer.class){					count++;					Product product=new Product(count);					repertory.push(product,Thread.currentThread().getName());				}			 								}			}}

(4).定义一个消费者

public class Consumer implements Runnable {	//定义仓库	Repertory repertory=null;	//构造方法初始化repertory(仓库)	public Consumer(Repertory repertory) {		this.repertory=repertory;	}	//实现run()方法,并将当前的线程名称传入.	@Override	public void run() {		while(true){			repertory.pop(Thread.currentThread().getName());		}	}}

(5).测试类

public class TestDemo { public static void main(String[] args) {	//定义一个仓库,消费者和生产者都使用这一个仓库	Repertory repertory=new Repertory();	//定义三个生产者(p1,p2,p3)	Producer p1=new Producer(repertory);	Producer p2=new Producer(repertory);	Producer p3=new Producer(repertory);	//定义两个消费者(c1,c2)	Consumer c1=new Consumer(repertory);	Consumer c2=new Consumer(repertory);	//定义5个线程(t1,t2,t3,t4,t5)	Thread t1=new Thread(p1,"张飞");	Thread t2=new Thread(p2,"赵云");	Thread t3=new Thread(p3,"关羽");	Thread t4=new Thread(c1,"刘备");	Thread t5=new Thread(c2,"曹操");	//因为关羽跟赵云的生产积极性高,所以把他们的线程优先级调高一点	t2.setPriority(10);	t3.setPriority(10);	//启动线程	t1.start();	t2.start();	t3.start();	t4.start();	t5.start(); }}

三.总结:

生产者消费者问题我也是弄了好几天才略有头绪,弄完了就把自己的认识贴了出来,欢迎各位指点

 

 

原标题:(一道面试题)线程深入

关键词:线程

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