【进程同步】 JAVA 单生产者-单消费者

问题描述

有界缓冲
一个生产者一次放入缓冲区一个产品，且无限次循环
一个消费者一次拿出缓冲区一个产品，且无限次循环
两个进程独立

问题条件；

缓冲池满，则生产者不能放
缓冲池空，则消费者不能取
只能一个生产者/消费者对缓冲区进行操作

分析

（1）进程个数：生产者P1 消费者P2
（2）关系分析：互斥：P1 P2互斥访问 同步：P1生产之后P2才能消费
（3）整理思路：PV解决同步、异步
（4）信号量设置：
①互斥信号量(mutex):初值为1，控制进程互斥访问缓冲池
②同步信号量(full):初值为0，记录缓冲池中“满”的缓冲区的数量
③同步信号量（empty）：初值为n，记录缓冲池中“空”的缓冲区的数量

注意项

进程进入临界区前要先检查，若无其他进程访问，则进入临界区并设置访问标志
互斥信号量的PV操作要紧邻临界区。

JAVA实现

要求

生产者和消费者是否想要进入缓冲区是随机的。

代码

package os.First;
import java.util.Random;
/*-----------------------消费者生产者随机访问-----------------------------------*/
public class No1 {
	public static void main(String[] args){
		while(true) {
			Random random=new Random();
			int flag=random.nextInt(2);
			if(flag==1) {
				Producer p=new Producer();
				Thread p1=new Thread(p);
				p1.start();
			}
			else {
				Consumer q=new Consumer();
				Thread q1=new Thread(q);
				q1.start();
			}
		}
	}
		
}

	//--------------------PV操作-------------------------
	class PV{
		int number=0;//初始化信号量
		PV(){}
		PV(int number){//设置信号量个数
			this.number=number;
		}
		public synchronized void P() {//P操作
			number--;
			if(number<0) {
				try {
					this.wait();
				}catch(InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
		
		public synchronized void V(){//V操作
			number++;
			if(number<=0) {
				this.notify();
			}
		}
	}
	//--------------------------一些初始化---------------------------
	class Data{
		static  PV empty=new PV(10);
		static PV full=new PV(0);
		static PV mutex=new PV(1);
		public static int count=0;
	}
	
	//-------------------------生产者------------------------------
		/*生产一个产品 
		P(empty)
		P(mutex) 
		产品放入缓冲区
		V(mutex)
		V(full) //增加一个产品 */
		class Producer implements Runnable{
			public void run() {
				Data.empty.P();
				Data.mutex.P();
				System.out.println("生产者生产了产品，该产品被放入了缓冲区，缓冲区产品数量为"+(++Data.count));
				Data.mutex.V();
				Data.full.V();
			}
		}
		 
		//------------------------------消费者------------------------
		/*
		P(full)
		P(mutex)
		从缓冲区取出一个产品 
		V(mutex) 
		V(empty)
		使用产品 
		*/
		class Consumer implements Runnable{
			public void run() {
				Data.full.P();
				Data.mutex.P();			
				System.out.println("消费者获得了一个产品,缓冲区产品数量为"+(--Data.count));
				Data.mutex.V();
				Data.empty.V();
			}
		}

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