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13 生産-消費（Producer-Consumer)プログラム

次に，CubbyHoleクラスのデータを生成するProducerクラスと，それを消費するConsumerクラスの例で，それぞれが独立のスレッドで走るというProducer-Consumerプログラムを考える．

// ProducerConsumerTest.java
public class ProducerConsumerTest {
    public static void main(String[] args) {
        CubbyHole c = new CubbyHole();
        Producer p1 = new Producer(c, 1);
        Consumer c1 = new Consumer(c, 1);

        p1.start();
        c1.start();
    }
}

ProducerクラスはThreadのサブクラスで，そのrunメソッドは，オブジェクト内部に保存しているCubbyHoleオブジェクトに対して 10個の数値を乱数で生成される待ち時間ごとにひとつづつputする．


// Producer.java
public class Producer extends Thread {
    private CubbyHole cubbyhole;
    private int number;

    public Producer(CubbyHole c, int number) {
        cubbyhole = c;
        this.number = number;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            cubbyhole.put(i);
            System.out.println("Producer #" +
                                this.number
                               + " put: " + i);
            try {
                sleep((int)(Math.random() * 100));
            } catch (InterruptedException e) { }
        }
    }
}

Consumerクラスは，Producerにも保存されているCubbyHoleオブジェクトから10個の数値を待ち時間無く順にgetする．

// Consumer.java
public class Consumer extends Thread {
    private CubbyHole cubbyhole;
    private int number;

    public Consumer(CubbyHole c, int number) {
        cubbyhole = c;
        this.number = number;
    }

    public void run() {
        int value = 0;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            value = cubbyhole.get();
            System.out.println("Consumer #" +
                               this.number
                               + " got: " + value);
        }
    }
}

CubbyHoleクラスは，以下のようになる． CubbyHoleのcontents,availableデータのように，privateがついているデータはそのクラスからのみアクセス可能なものとなる．

// CubbyHole.java
public class CubbyHole {
    private int contents;
    private boolean available = false;

    public synchronized int get() {
        while (available == false) {
            try {
            // wait for Producer to put value
                wait();
            } catch (InterruptedException e) { }
        }
        available = false;
        // notify Producer that value has been 
        // retrieved
        notifyAll();
        return contents;
    }

    public synchronized void put(int value) {
        while (available == true) {
            try {
             // wait for Consumer to get value
                wait();
            } catch (InterruptedException e) { }
        }
        contents = value;
        available = true;
        // notify Consumer that value has been set
        notifyAll();
    }
}

もし，getとputメソッドをwhile文でなく次のようにすると，もし，availableがfalseで Producerが何もputしていないという状態が起こった場合， getメソッドは何も返せなくなる．また，Consumerが値をgetする前にProducerが putを呼んでしまうと，synchronizedされている getメソッドは何もできなくなってしまう．そのため，waitメソッドとnotifyまたはnotifyAllメソッドを使う．


public synchronized int get() {    // won't work!
    if (available == true) {
        available = false;
        return contents;
    }
}
public synchronized void put(int value) {    // won't work!
    if (available == false) {
        available = true;
        contents = value;
    }
}

実行は以下のようになる．


% java ProducerConsumerTest
Producer #1 put: 0
Consumer #1 got: 0
Consumer #1 got: 1
Producer #1 put: 1
Producer #1 put: 2
Consumer #1 got: 2
Consumer #1 got: 3
Producer #1 put: 3
Consumer #1 got: 4
Producer #1 put: 4
Producer #1 put: 5
Consumer #1 got: 5
Consumer #1 got: 6
Producer #1 put: 6
Consumer #1 got: 7
Producer #1 put: 7
Producer #1 put: 8
Consumer #1 got: 8
Consumer #1 got: 9
Producer #1 put: 9

ここでは，getとputのメソッドにsynchronizedキーワードがついている． synchronizedメソッドがあるオブジェクトに対して実行されるとそのメソッドが修了するまで，そのオブジェクトに適用可能なメソッドのうち，synchronizedメソッドは同時には実行できなくなる．今の場合，あるCubbyHoleオブジェクト(cubbyhole)に対してputメソッドが実行中には，他のスレッドがそのオブジェクトに大してputメソッドやgetメソッドを実行できなくなる． synchronizedがついていないメソッドは実行が可能．ここで，getとputがputされた後に確実にgetを行うという同期を取るために，クラスObjectで定義されている waitメソッドとnotifyAllメソッドを使っている．

generated through LaTeX2HTML. M.Inaba 平成18年5月7日