解决Java并发控制中的生产者-消费者问题

原创谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2024-12-13 04:30 57阅读 0赞

生产者-消费者问题（Producer-Consumer Problem）是Java并发编程中常见的经典问题。它描述了两个角色：生产者（Producer）和消费者（Consumer），它们共享同一个资源池。

为了解决这个问题，我们可以使用Java的多线程配合一些同步原语，如`synchronized()`、`wait()`、`notify()`等。

以下是一个简单的生产者-消费者问题解决方案（使用CountDownLatch作为信号）：

```java
import java.util.concurrent.*;

public class ProducerConsumerProblem {
    private final int MAX_ITEMS = 10;
    private CountDownLatch countDown;

public ProducerConsumerProblem(CountDownLatch countDown) {
        this.countDown = countDown;
    }

// 生产者方法
    public void produce() throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < MAX ITEMS; i++) {
            System.out.println("Producer produced: " + i);
            countDown.countDown(); // 唤醒消费者
            if (!countDown.await(1, TimeUnit.SECONDS))) { // 如果等待时间过，说明生产者已经退出
                System.err.println("Producer thread timed out!");
                break;
            }
        }
    }

// 消费者方法
    public void consume() throws InterruptedException {
        while (true) {
            System.out.println("Consumer consumed: " + countDown.getCount());
            if (countDown.getCount() == 0) { // 如果计数器为0，说明资源已经耗尽
                System.out.println("Consumer thread finished consuming!");
                break;
            }
            countDown.await(1, TimeUnit.SECONDS)); // 等待生产者再次生产资源
        }
    }

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDown = new CountDownLatch(1);

ProducerConsumerProblem problem = new ProducerConsumerProblem(countDown);
        new Thread(problem::produce).start(); // 生产者线程

new Thread(problem::consume).start(); // 消费者线程
    }
}
```

这个程序中，生产者（Produce thread）负责生产资源，消费者（Consume thread）负责消费这些资源。

使用CountDownLatch作为同步原语，当资源可用时，countDown.countDown()会被调用，唤醒等待的消费者。反之，当资源耗尽时，countDown.getCount()会返回0，此时消费者线程会停止消费。