JUC學習之生產者消費者問題

前面寫過一篇關於生產者消費者問題的部落格，但是通過對juc的學習，發現前面寫的存在不少問題，比如使用synchronized鎖，以及沒有做好防止執行緒虛假喚醒的措施，故在此重新完善。

前面對reentranlock的加鎖解鎖原理的源**進行了一些分析，synchronized和reentranlock的比較分析也大致說了一下。

大概的對比如下：

資源類：store類，用於生產和消費，是生產者和消費者的共享資源。對這個類的操作需要呼叫lock()/unlock()方法進行加鎖和解鎖。

假設有生產者a和消費者d分別進行生產和消費，當商品數量<10時，生產者a可以生產，每當生產一件商品時，嘗試喚醒消費者d進行消費，當商品數量達到10時，生產者停止生產；當商品數量》0時，消費者d可以消費，每當消費一件商品時，嘗試喚醒生產者執行緒進行生產，當商品數量為0時，消費者停止消費。

我們假設上述過程進行20輪，即每個生產者生產20次商品，每個消費者消費20次商品。

上述過程用**描述如下：

class
store
//每生產1件商品，就可以通知消費者來消費，即喚醒所有執行緒
system.out.
println
(thread.
currentthread()
.getname()
+"\t生產了第"+(
++count)
+"件商品");
condition.
signalall()
;}catch
(exception e)
finally
}//消費商品的方法
public
void
decrement()
//每消費一件商品，就可以通知生產者來生產，即喚醒所有執行緒
system.out.
println
(thread.
currentthread()
.getname()
+"\t消費了第"
+(count--)+
"件商品");
condition.
signalall()
;}catch
(exception e)
finally}}
public
class
produceconsumerdemo1
//建立生產者並建立和啟動執行緒
private
static
void
createproducer
(store store, string producer)
}, producer)
.start()
;}//建立消費者並建立和啟動執行緒
private
static
void
createconsumer
(store store, string consumer)
}, consumer)
.start();}}

上述程式執行結果如下圖：

可以發現執行正常，生產者執行緒a和消費者執行緒d先後訪問資源。按照程式設計的一樣，初始商品數量為0，則消費者執行緒d被阻塞，生產者執行緒a進行生產，當商品數量到達10個時，生產者執行緒a自行阻塞，釋放鎖。此時被喚醒的消費者執行緒d獲得鎖進行消費。

這樣看來似乎已經解決了生產者消費者問題，但是這段程式中存在著乙個漏洞

//當商品數量為0時，阻塞當前消費者執行緒
if(count ==0)

//商品數量到達10件時，阻塞當前生產者執行緒
if(count ==10)

這兩段**存在著很嚴重的問題，也許當前乙個生產者乙個消費者，我們看不出來有什麼問題，但是如果存在兩個生產者執行緒a、b以及兩個消費者執行緒c、d，我們就能發現有以下錯誤：

發現出現了負數，出現這樣的原因是某個生產者執行緒生產完一件商品後，執行了signalall()方法，這樣就將其他所有阻塞狀態的執行緒喚醒，包括兩個消費者執行緒，在其中乙個消費者執行緒執行正常消費過程後，此時的商品餘量為0，然而另乙個消費者執行緒搶占鎖，繼續進行消費，這樣便使得出現了負數，導致這樣的結果的原因是

if
(count ==0)

最初，初始狀態下（即生產者尚未生產商品，商品數量為0）兩個消費者執行緒經過if()的判斷，都被阻塞，當生產者生產完畢時，喚醒兩個消費者執行緒，這兩個消費者執行緒便不需要再次判斷當前是否還有商品，當乙個消費者執行緒進行了正常消費，另乙個消費者執行緒直接跳出if分支，搶占鎖進行消費，便出現了這種錯誤。反過來，兩個生產者執行緒也會出現上述類似的錯誤：

商品數量到達10後，其中乙個生產者執行緒釋放鎖，另乙個生產者執行緒直接跳出if語句，搶占鎖進行繼續生產。

上述程式出現的這些錯誤我們將其統稱為**執行緒的虛假喚醒**。

面對這個執行緒虛假喚醒，解決措施是，將if改成while，在第二個消費者進行消費前，或者第二個生產者進行生產前，再次判斷當前的商品數量是否達到閾值，若達到了則繼續阻塞該執行緒。這樣便可以有效解決因虛假喚醒造成的資料異常。

修改後的**如下：

class
store
system.out.
println
(thread.
currentthread()
.getname()
+"\t生產了第"+(
++count)
+"件商品");
condition.
signalall()
;}catch
(exception e)
finally
}public
void
decrement()
system.out.
println
(thread.
currentthread()
.getname()
+"\t消費了第"
+(count--)+
"件商品");
condition.
signalall()
;}catch
(exception e)
finally}}
public
class
produceconsumerdemo1
private
static
void
createconsumer
(store store, string consumer)
}, consumer)
.start()
;}private
static
void
createproducer
(store store, string producer)
}, producer)
.start();}}

執行結果如下：

可以發現程式執行的資料正常，至此，對於生產者消費者的進一步分析暫告一段落。

JUC學習之 生產者消費者問題

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