钛极OS(TiJOS)物联网操作系统之小试牛刀(5)——生产者与消费者-多线程
作者：crashMaker
说明
开发环境的搭建以及应用工程的创建方法在这里不再赘述，可参考笔者文章《钛极OS(TiJOS)物联网操作系统之初体验》或访问钛极OS(TiJOS)系统官方发布的教程☞钛极OS(TiJOS)应用开发环境搭建
功能实现
验证钛极OS(TiJOS)系统支持多线程功能，使用生产者和消费者方式并采用Java语言编程测试。
硬件准备
TiKit-T600-ESP8266A 开发板
USB线两条
知识背景
生产者-消费者模式是一个经典的多线程设计模式，它为多线程的协作提供了良好的解决方案。在生产者-消费者模式中，通常有两类线程，即若干个生产者线程和若干个消费者线程。生产者线程负责提交用户请求，消费者线程负责处理用户请求。生产者和消费者之间通过共享内存缓冲区进行通信。
生产者-消费者模式中的内存缓冲区的主要功能是数据在多线程间的共享。此外，通过该缓冲区，可以缓解生产者和消费者之间的性能差。
Java多线程编程中，常用的多线程设计模式包括：Future模式、Master-Worker模式、Guarded Suspeionsion模式、不变模式和生产者-消费者模式等。
详细技术文章请参考：http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41044257
程序编写
在Eclipse中新建TiJOS Application工程，编写JAVA代码如下：
CounterThread.java源代码
/**
* 扩展Thread类实现多线程程序
*/
public class CounterThread extends Thread{
public CounterThread(String name) {
super(name);
}
public void run() {
int i = 0;
while(true)
{
i ++ ;
System.out.println(this.getName() + " count: " + i);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new CounterThread("thread 1");
Thread t2 = new CounterThread("thread 2");
t1.start();
t2.start();
}
}ProducerConsumer.java源代码
//生产者-消费者
class ProducerConsumer
{
public static void main(String[] args)
{
Warehouse w = new Warehouse();
ProducerTask p = new ProducerTask(w);
ConsumerTask c = new ConsumerTask(w);
Thread tp = new Thread(p);
Thread tc = new Thread(c);
tp.start();
tc.start();
}
}
//产品
class Product
{
private int id;
Product(int id){
this.id = id;
}
public String toString(){
return "Product :" + id;
}
}
//产品仓库
class Warehouse
{
Product productStore[] = new Product[6];
int index = 0;
/**
* 生产方法.
* 该方法为同步方法，持有方法锁
* 首先循环判断满否，满的话使该线程等待，释放同步方法锁，等待消费；
* 当不满时首先唤醒正在等待的消费方法，但是也只能让其进入就绪状态，
* 等生产结束释放同步方法锁后消费才能持有该锁进行消费
*
* @param p 产品
* @return
*/
public synchronized void push(Product p){
try{
while(index == productStore.length){
System.out.println("[Produce] Warehouse: Full - wait consumer");
this.wait();
}
this.notify();
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}catch(IllegalMonitorStateException e){
e.printStackTrace();
}
productStore[index] = p;
index++;
System.out.println("[Produce]:" + p + " [Total]: " + index);
}
/**
* 消费方法
* 该方法为同步方法，持有方法锁
* 首先循环判断空否，空的话使该线程等待，释放同步方法锁，允许生产；
* 当不空时首先唤醒正在等待的生产方法，但是也只能让其进入就绪状态
* 等消费结束释放同步方法锁后生产才能持有该锁进行生产
* @return
*/
public synchronized Product pop(){
try{
while(index == 0){
System.out.println("[Consume] Warehouse: Empty - wait producer");
this.wait();
}
this.notify();
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}catch(IllegalMonitorStateException e){
e.printStackTrace();
}
index--;
System.out.println("[Consume]: " + productStore[index] + "[Total]: " + index);
return productStore[index];
}
}
/**
*
* 生产者线程
*
*/
class ProducerTask implements Runnable
{
Warehouse wh;
ProducerTask(Warehouse w){
this.wh = w;
}
//生产过程
public void run(){
for(int i = 0;i < 20;i++){
Product m = new Product(i);
wh.push(m);
try{
Thread.sleep((int)(Math.random()*500));
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
*
* 消费者线程
*
*/
class ConsumerTask implements Runnable
{
Warehouse wh = null;
ConsumerTask(Warehouse w){
this.wh = w;
}
//消费过程
public void run(){
for(int i = 0;i < 20;i++){
wh.pop();
try{
Thread.sleep((int)(Math.random()*1000));
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}功能测试
在Eclipse中执行“Run As TiJOS Application”，应用运行后，在Eclipse中打印日志如下：
总结
经过笔者的亲自测试，钛极OS(TiJOS)物联网操作系统支持多线程，并完全遵循Java技术规范标准，多线程及事件的支持为复杂应用的开发提供了完美的解决方案，这也是目前市面上已有物联网操作系统所不具备的特性，到目前笔者玩过的物联网操作系统，如：使用Lua编程的NodeMCU，使用JS编程的Ruff等，这里就不一一介绍，以上都对多线程未做完美支持。