操作系统 简单的单生产者单消费者问题

【题目】

生产者消费者类型问题和各种变型问题的场景应用模拟（能反映多线程或多任务交替并发执行时的同步关系）

【设计案例】

生产者行为——给变量赋值name+sex 例如张三 男，李四 女

消费者行为——输出变量内容 name+sex 将赋值情况输出

在生产姓名和性别的时候用两条语句分别生产，消费的时候也是同样的道理，这是为了让生产和消费的时候，多个线程进入将会导致名字和性别错乱，从而可以进行同步解决这种错乱问题。

【出现的问题】

问题1：出现性别紊乱的情况。

原因：生产者先生产出张三男，此时消费者没有消费，生产者继续生产出姓名为李四，此时消费者就开始消费了。

解决方案：

只要保证生产姓名和性别的过程保持同步，中间不能被消费者线程进来

问题2：应该出现生产一个数据，消费一个数据

应该交替出现：张三 男，李四女，张三男，李四女…

原因：出现了重复消费的问题

解决方案：要使用等待和唤醒机制

【设计思路】

新建Consumer（消费者类），Producer（生产者类），ShareResource（共享资源），test（测试类），共享组员

Producer中进行50次生产行为，并且交替生产 张三 男 和 李四 女。

【效果演示】

【具体代码】

ShareResource,java

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

//共享资源
public class ShareResource {
private String name;
private String sex;
private final Lock lock=new ReentrantLock();
private Condition con_condition=lock.newCondition();//共享资源为空的时候条件变量
private Condition pro_condition=lock.newCondition();//共享资源为满的时候条件变量
private boolean isEmpty=true;//表示共享资源是否为空
/**
* 生产者将生产的数据传入共享资源对象中
* @param name 共享资源中存储的姓名
* @param sex  共享资源中存储的性别
*/
public void push(String name,String sex){
lock.lock();
try {
while(!isEmpty){//当前isEmpty为false的时候，不空等着消费者来获取
//使用同步锁对象来调用，表示当前线程释放同步锁，进入等待池，只能被其他线程唤醒
pro_condition.await();
}
//-------生产开始-------
this.name=name;
Thread.sleep(10);
this.sex=sex;
con_condition.signalAll();//唤醒其他线程
isEmpty=false;//设置共享资源中数据不为空
//condition.signal();//唤醒一个消费者

//-------生产结束-------
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
finally{
lock.unlock();
}

}
/**
* 消费者将共享资源对象中取出数据
*/
public void popup(){
lock.lock();
try {
while(isEmpty){
con_condition.await();
}
//-------消费开始-------
Thread.sleep(10);
System.out.print("name  "+this.name);
System.out.println("  sex  "+this.sex);
//-------消费结束-------
pro_condition.signalAll();//唤醒其他线程
isEmpty=true;
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
finally{
lock.unlock();
}

}
}

消费者

Consumer.java

//消费者
public class Consumer implements Runnable {
private ShareResource shareResource=null;

public Consumer(ShareResource shareResource) {
this.shareResource = shareResource;
}

public void run(){
for(int i=0;i<50;i++){
shareResource.popup();
}
}
}

生产者

Producer.java

//生产者
public class Producer implements Runnable {
ShareResource shareResource=null;
Producer(ShareResource shareResource){
this.shareResource=shareResource;
}
public void run() {
for(int i=0;i<50;i++){
if(i%2==0)
shareResource.push("张三", "男");
else
shareResource.push("李四", "女");
}

}
}

测试类

test.java

public class test {
public static void main(String[] args) {
ShareResource resource=new ShareResource();
new Thread(new Producer(resource)).start();
new Thread(new Producer(resource)).start();
new Thread(new Consumer(resource)).start();
new Thread(new Consumer(resource)).start();
}
}

//输出结果
//name  李四sex  女
//name  李四sex  女
//name  李四sex  女
//name  李四sex  女
//name  李四sex  女