Java 硬件同步机制 Swap 指令模拟 + 记录型信号量模拟
学校实验存档//。。
以经典的生产者消费者问题作为背景。
进程同步方式接口:
package method; /**
* P表示通过,V表示释放
*/
public interface Method {
void p();
void v();
}
模拟 Swap 指令实现该接口:
package method; public class Swap implements Method {
private boolean lock = false;
/**
* 创建一个特殊的instance变量(它得是一个对象)来充当锁
*/
private byte[] objectLock = new byte[0]; public void p() {
boolean key = true;
boolean temp;
do {
synchronized(objectLock) {
temp = key;
key = lock;
lock = temp;
}
} while (key != false);
} public void v(){
synchronized (objectLock) {
this.lock = false;
}
}
}
生产者 & 消费者:
package entity.producerconsumer; import method.Method; /**
* 生产者实体类
*/
public class Producer implements Runnable {
/**
* 统计生产者数量
*/
private static int total = 0;
/**
* 生产者个体的 id
*/
private int id;
/**
* 模拟缓冲区
*/
private Buffer buffer;
/**
* 允许动态更改同步机制
*/
private Method method; /**
* 传入缓冲区地址,同步机制
* @param buffer
* @param method
*/
public Producer(Buffer buffer, Method method) {
this.id = ++total;
this.buffer = buffer;
this.method = method;
} /**
* 打印生产者信息
* @return
*/
@Override
public String toString() {
return id + " 号生产者";
} @Override
public void run() {
while (true) {
method.p();
// 临界区代码
if (buffer.notFull()) {
// 生产产品
buffer.putItem();
System.out.println(this + ": " + buffer);
} method.v();
}
}
}
/
package entity.producerconsumer; import method.Method; /**
* 消费者实体类
*/
public class Consumer implements Runnable {
/**
* 统计消费者数量
*/
private static int total = 0;
/**
* 消费者个体的 id
*/
private int id;
/**
* 模拟缓冲区
*/
private Buffer buffer;
/**
* 允许动态更改同步机制
*/
private Method method; /**
* 传入缓冲区地址,同步机制
* @param buffer
* @param method
*/
public Consumer(Buffer buffer, Method method) {
this.id = ++total;
this.buffer = buffer;
this.method = method;
} /**
* 打印消费者信息
* @return
*/
@Override
public String toString() {
return id + " 号消费者";
} @Override
public void run() {
while (true) {
method.p();
// 临界区代码
if (buffer.notEmpty()) {
// 消费产品
buffer.getItem();
System.out.println(this + ": " + buffer);
} method.v();
}
}
}
/
package entity.producerconsumer; /**
* 缓冲区实体,用于模拟缓冲区
*/
public class Buffer {
/**
* 当前产品数量
*/
private int count = 0;
/**
* 最大允许数量
*/
private int max; public Buffer(int max) {
this.max = max;
} /**
* 判断缓冲区是否为满
* @return
*/
public boolean notFull() {
return (count < max);
} /**
* 判断缓冲区是否为空
* @return
*/
public boolean notEmpty() {
return (count > 0);
} /**
* 生产产品
*/
public void putItem() {
count++;
} /**
* 消费产品
*/
public void getItem() {
count--;
} /**
* 打印缓冲区信息
* @return
*/
@Override
public String toString() {
return "缓冲区内有 " + count + " 件产品";
}
}
用于测试 Swap 指令的主函数:
package test; import entity.producerconsumer.Buffer;
import entity.producerconsumer.Consumer;
import entity.producerconsumer.Producer;
import method.Method;
import method.Swap; public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 缓冲区大小为 10
Buffer buffer = new Buffer(10);
// 允许动态更改同步机制
Method SynchronizationMechanism = new Swap();
// 创建 5 个生产者和 5 个消费者
for (int i = 0; i != 5; ++i) {
new Thread(new Producer(buffer, SynchronizationMechanism)).start();
new Thread(new Consumer(buffer, SynchronizationMechanism)).start();
}
}
}
用记录型信号量重新实现接口(此段代码来自课件):
package method; /*
该类用于模拟信号量及其P,V操作
使用方法如下: method.Semaphore mutex = new method.Semaphore(1); //信号量的初值赋为1
mutex.p();
//临界区代码
mutex.v();
*/ public class Semaphore implements Method {
private int semValue;
public Semaphore(int semValue) {
this.semValue = semValue;
}
public synchronized void p() {
semValue--;
if (semValue < 0) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} public synchronized void v(){
semValue++;
if (semValue <= 0) {
this.notify();
}
}
}
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