利用Java语言的进程同步机制,实现生产者-消费者例子。要求实现如下:  构造一个环形缓冲区类BoundedBuffer,容量为可以定义,假设每个单元内装有一个对象Image;  实现生产者Productor类,随机生成一个Image对象并延迟50ms(模拟实际运行环境),放入环形缓冲区,放入成功后打印提示;  实现消费者Consumer类,从环形缓冲区中取出一个Image,并输出其信息并延迟100ms(模拟实际运行环境);  构造主程序,生成一个容量为k的缓冲区对象,n个Productor对象,m个Consumer对象,并行访问环形缓冲区,通过改变k,n,m观察输出规律;  在完成以上内容的前提下,考虑利用条件变量技术改造环形缓冲区类,实现一个缓冲区管程;

时间: 2024-01-26 21:04:52 浏览: 115
DOC

经典线程同步问题(生产者&消费者)--Java实现.doc

好的,我可以为您提供一份Java代码示例,演示如何利用Java语言的进程同步机制实现生产者-消费者例子: ```java import java.util.Random; class Image { private int id; public Image(int id) { this.id = id; } public int getId() { return id; } } class BoundedBuffer { private Image[] buffer; private int head; private int tail; private int count; private int capacity; public BoundedBuffer(int capacity) { this.buffer = new Image[capacity]; this.head = 0; this.tail = 0; this.count = 0; this.capacity = capacity; } public synchronized void put(Image image) throws InterruptedException { while (count == capacity) { wait(); } buffer[tail] = image; tail = (tail + 1) % capacity; count++; notifyAll(); } public synchronized Image take() throws InterruptedException { while (count == 0) { wait(); } Image image = buffer[head]; head = (head + 1) % capacity; count--; notifyAll(); return image; } } class Producer implements Runnable { private BoundedBuffer buffer; private int id; private static int count = 0; private static Random random = new Random(); public Producer(BoundedBuffer buffer) { this.buffer = buffer; this.id = ++count; } public void run() { try { while (true) { Image image = new Image(random.nextInt(100)); buffer.put(image); System.out.println("Producer " + id + " put image " + image.getId()); Thread.sleep(50); } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } } } class Consumer implements Runnable { private BoundedBuffer buffer; private int id; private static int count = 0; public Consumer(BoundedBuffer buffer) { this.buffer = buffer; this.id = ++count; } public void run() { try { while (true) { Image image = buffer.take(); System.out.println("Consumer " + id + " got image " + image.getId()); Thread.sleep(100); } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } } } public class Main { public static void main(String[] args) { int capacity = 5; int numProducers = 3; int numConsumers = 2; BoundedBuffer buffer = new BoundedBuffer(capacity); for (int i = 0; i < numProducers; i++) { Thread producerThread = new Thread(new Producer(buffer)); producerThread.start(); } for (int i = 0; i < numConsumers; i++) { Thread consumerThread = new Thread(new Consumer(buffer)); consumerThread.start(); } } } ``` 在这个示例中,我们首先定义了一个Image类来表示生产者生产和消费者消费的对象,然后定义了一个BoundedBuffer类来表示缓冲区,实现了put和take方法来实现生产者生产和消费者消费的逻辑。我们还定义了一个Producer类和一个Consumer类来实现生产者和消费者的具体实现,分别在run方法中不断地向缓冲区中放入Image对象和从缓冲区中取出Image对象,并打印相关的提示信息。最后,在主函数中创建了多个Producer和Consumer对象,并将它们放入不同的线程中并行执行。 接下来,我们将使用条件变量技术改造环形缓冲区类,实现一个缓冲区管程。在这个示例中,我们使用了Java中的Condition类来实现条件变量: ```java import java.util.Random; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; class Image { private int id; public Image(int id) { this.id = id; } public int getId() { return id; } } class BoundedBuffer { private Image[] buffer; private int head; private int tail; private int count; private int capacity; private Lock lock; private Condition notFull; private Condition notEmpty; public BoundedBuffer(int capacity) { this.buffer = new Image[capacity]; this.head = 0; this.tail = 0; this.count = 0; this.capacity = capacity; this.lock = new ReentrantLock(); this.notFull = lock.newCondition(); this.notEmpty = lock.newCondition(); } public void put(Image image) throws InterruptedException { lock.lock(); try { while (count == capacity) { notFull.await(); } buffer[tail] = image; tail = (tail + 1) % capacity; count++; notEmpty.signalAll(); } finally { lock.unlock(); } } public Image take() throws InterruptedException { lock.lock(); try { while (count == 0) { notEmpty.await(); } Image image = buffer[head]; head = (head + 1) % capacity; count--; notFull.signalAll(); return image; } finally { lock.unlock(); } } } class Producer implements Runnable { private BoundedBuffer buffer; private int id; private static int count = 0; private static Random random = new Random(); public Producer(BoundedBuffer buffer) { this.buffer = buffer; this.id = ++count; } public void run() { try { while (true) { Image image = new Image(random.nextInt(100)); buffer.put(image); System.out.println("Producer " + id + " put image " + image.getId()); Thread.sleep(50); } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } } } class Consumer implements Runnable { private BoundedBuffer buffer; private int id; private static int count = 0; public Consumer(BoundedBuffer buffer) { this.buffer = buffer; this.id = ++count; } public void run() { try { while (true) { Image image = buffer.take(); System.out.println("Consumer " + id + " got image " + image.getId()); Thread.sleep(100); } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } } } public class Main { public static void main(String[] args) { int capacity = 5; int numProducers = 3; int numConsumers = 2; BoundedBuffer buffer = new BoundedBuffer(capacity); for (int i = 0; i < numProducers; i++) { Thread producerThread = new Thread(new Producer(buffer)); producerThread.start(); } for (int i = 0; i < numConsumers; i++) { Thread consumerThread = new Thread(new Consumer(buffer)); consumerThread.start(); } } } ``` 在这个示例中,我们将BoundedBuffer类中的锁和条件变量分别定义为Lock和Condition类型,并在put和take方法中使用它们来实现缓冲区的同步。在put方法中,当缓冲区已满时,线程会等待notFull条件变量,直到有消费者消费了一个Image对象并唤醒了notFull条件变量;在take方法中,当缓冲区为空时,线程会等待notEmpty条件变量,直到有生产者放入一个Image对象并唤醒了notEmpty条件变量。
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