关于多线程情况下的生产者消费者模式的一些记录

蔚落 2022-09-26 03:16 64阅读 0赞

上一篇博客（http://blog.csdn.net/u011991249/article/details/52589010）中记录了单线程模式下的生产者消费者模式的实现，但是如果变成多线程模式，那种实现方式就会产生问题。

测试类做一些改动（整个工程目录结构与上一篇单线程生产者消费者模式一致）：

代码如下：

public class ProductAndCustom {
    
        public static void main(String[] args) {
            //创造一个资源类
            Resource resource = new Resource();
            //启动生产线程来生产
            new Thread(new Productor(resource)).start();
            new Thread(new Productor(resource)).start();
            //启动消费线程来消费
            new Thread(new Customer(resource)).start();
            new Thread(new Customer(resource)).start();
        }
    }

运行程序会产生如下日志信息（仅截取一部分）：

![Center][]

发现有些产品消费了N次，当然也可能会出现连续生产了多次的情况。

现在的情形大概是下图这样：

![Center 1][]

T0、T1代表生产者线程，T2、T3代表消费者线程。

再结合Resource类中的生产方法为例进行分析：

//生产方法
        public synchronized void set(String name){
            //如果有商品，那么就等待一下
            if(hasGoods){
                try {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            this.name = name + "_" + id;
            id++;
            System.out.println("生产线程名称"+Thread.currentThread().getName()+"已生产商品名称是"+this.name);
            hasGoods = true;
            //本意是通知消费线程来消费
            notify();
        }

分析：首先T0线程进行生产方法进行生产，生产完成，hasGoods被置成true，并且通知其他线程（T0、T1、T2、T3），假设通知了T1线程，那么T1线程运行set（生产）方法，进入wait状态，如果再通知T0状态，则T0线程也进入wait状态；如果通知T2或者T3线程，那么运行out（消费）方法，此时hasGoods被置成false，并且通知其他线程（T0、T1、T2、T3），如果此时通知了T1和T0，那么因为T1和T0线程不会再走if判断直接进行生产，那么就会出现生产N次的情况（消费N次的情况类似）。

解决这种问题的办法就是将if改成while。

修改之后Resource.java 文件是：

public class Resource {
    
        //商品名称
        private String name;
        //商品编号
        private int id=1;
        //是否有商品
        private boolean hasGoods = false;
        
        //生产方法
        public synchronized void set(String name){
            //如果有商品，那么就等待一下
            while(hasGoods){
                try {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            this.name = name + "_" + id;
            id++;
            System.out.println("生产线程名称"+Thread.currentThread().getName()+"已生产商品名称是"+this.name);
            hasGoods = true;
            //本意是通知消费线程来消费
            notify();
        }
        //消费方法
        public synchronized void out(){
            //如果没有商品，那么就等待一下
            while(!hasGoods){
                try {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("消费线程名称"+Thread.currentThread().getName()+"已消费消费商品名称是"+this.name);
            hasGoods = false;
            //本意是通知生产线程来生产
            notify();
        }
    }

但是我们这样修改完成之后，再次运行，会发现程序出现死锁的情况。

我的理解是：

紧接上一个错误分析，假设正常运行一段时间之后，T0、T1进行wait状态，然后通知T2，T2线程后自行结束之后再通知T3，T3结束之后再通知T2，此时T2和T3也进入wait状态，此时四个线程全部进行wait状态，出现死锁。

解决方法是：唤醒时应该全部唤醒（保证唤醒所有生产者消费者线程，防止只是唤醒某一类（生产或者消费）线程引起死锁）。

修改之后Resource.java 文件是：

public class Resource {
    
        //商品名称
        private String name;
        //商品编号
        private int id=1;
        //是否有商品
        private boolean hasGoods = false;
        
        //生产方法
        public synchronized void set(String name){
            //如果有商品，那么就等待一下
            while(hasGoods){
                try {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            this.name = name + "_" + id;
            id++;
            System.out.println("生产线程名称"+Thread.currentThread().getName()+"已生产商品名称是"+this.name);
            hasGoods = true;
            //本意是通知消费线程来消费
            notifyAll();
        }
        //消费方法
        public synchronized void out(){
            //如果没有商品，那么就等待一下
            while(!hasGoods){
                try {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("消费线程名称"+Thread.currentThread().getName()+"已消费消费商品名称是"+this.name);
            hasGoods = false;
            //本意是通知生产线程来生产
            notifyAll();
        }
    }

这样就能解决多线程中出现死锁的情况。

但是这种解决依旧会存在性能方面的问题。（可以采用lock方法进行调优，下一篇博客会进行共享）

[Center]: /images/20220717/a70885fdd63a4504a950c6606f80fae9.png
[Center 1]: /images/20220717/857d43a19e494f999e6b027f02ae7b64.png