Java 生产者消费者模型中 Semaphore 顺序问题解析

Java 生产者消费者模型中 Semaphore 顺序问题解析

在 Java 生产者消费者模型中，使用 Semaphore 来控制生产者和消费者对共享资源的访问，其中 notFull 信号量用于表示缓冲区中空闲空间的数量，mutex 互斥锁用于保证对共享资源的独占访问。

生产者进程中，notFull.acquire(); 和 mutex.acquire(); 是否可交换顺序？为什么？

不可以交换顺序。

因为如果先获取 mutex 锁再获取 notFull 信号量，可能会出现生产者线程获取到 mutex 锁后，其他生产者线程也都获取到了 mutex 锁，但是 notFull 信号量已经被其他线程获取完了，导致当前线程一直等待，无法生产。

而如果先获取 notFull 信号量再获取 mutex 锁，可以确保当前线程已经获取到了足够的空闲空间，再去获取 mutex 锁可以保证并发安全。因此，notFull.acquire(); 和 mutex.acquire(); 的顺序不能交换。

代码示例：

package op1;
import java.util.concurrent.Semaphore; //semaphore
public class ProduceAndConsume {
	private static Integer count = 0;  
	// Create three semaphores
	final Semaphore notFull = new Semaphore(10); //new Semaphore(10)The initial value representing the semaphore not full is 10
	final Semaphore notEmpty = new Semaphore(0);
	final Semaphore mutex = new Semaphore(1);

	public static void main(String[] args) {
		ProduceAndConsume pc = new ProduceAndConsume(); 
		new Thread(pc.new Producer()).start();  //Start 5 producer threads and 5 consumer threads to simulate concurrent execution by both producers and consumers
		new Thread(pc.new Consumer()).start();
		new Thread(pc.new Producer()).start();
		new Thread(pc.new Consumer()).start();
		new Thread(pc.new Producer()).start();
		new Thread(pc.new Consumer()).start();
		new Thread(pc.new Producer()).start();
		new Thread(pc.new Consumer()).start();
	}

	class Producer implements Runnable {
		@Override
		public void run() {
			try {
				notFull.acquire();    //Apply for an empty buffer
				mutex.acquire();      //Request buffer pool
				count++;
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 'Producer production,Currently, there are a total of' + count);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			} finally {
				mutex.release();
				notEmpty.release();
			}
		}
	}

	class Consumer implements Runnable {
		@Override
		public void run() {
			try {
				notEmpty.acquire();
				mutex.acquire();
				count--;
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 'consumer spending,Currently, there are a total of' + count);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			} finally {
				mutex.release();
				notFull.release();
			}
		}
	}
}

总结：

在生产者消费者模型中，notFull.acquire(); 和 mutex.acquire(); 的顺序不能交换，因为要保证生产者线程在获取到 mutex 锁之前已经获取到足够的空闲空间，才能保证并发安全。

希望本文能够帮助您更好地理解生产者消费者模型和 Semaphore 的使用。