生產(chǎn)消費者模式實現(xiàn)方式和線程安全問題代碼示例
生產(chǎn)者消費者模式的幾種實現(xiàn)方式
拿我們生活中的例子來說,工廠生產(chǎn)出來的產(chǎn)品總是要輸出到外面使用的,這就是生產(chǎn)與消費的概念。
在我們實際的軟件開發(fā)過程中,經(jīng)常會碰到如下場景:某個模塊負責產(chǎn)生數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)由另一個模塊來負責處理(此處的模塊是廣義的,可以是類、函數(shù)、線程、進程等)。
產(chǎn)生數(shù)據(jù)的模塊,就形象地稱為生產(chǎn)者;而處理數(shù)據(jù)的模塊,就稱為消費者。
第一種:采用wait—notify實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者模式
1. 一生產(chǎn)者與一消費者:
2. 一生產(chǎn)者與多消費者:
第二種: 采用阻塞隊列實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者模式
3. 使用阻塞隊列實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者模式
相信大家都有去吃過日本料理。有個很誘人的餐食就是烤肉,烤肉師父會站在一邊一直烤肉,再將烤好的肉放在一個盤子中;而流著口水的我們這些食客會坐在一邊,只要盤子里有肉我們就會一直去吃。
在這個生活案例中,烤肉師父就是生產(chǎn)者,他就負責烤肉,烤完了就把肉放在盤子里,而不是直接遞給食客(即不用通知食客去吃肉),如果盤子肉滿,師父就會停一會,直到有人去食用烤肉后再去進行生產(chǎn)肉;而食客的我們就只是盯著盤子,一旦盤子有肉我們就負責去吃就行;
整個過程中食客與烤肉師父都不是直接打交道的,而是都與盤子進行交互。
盤子充當了一個緩沖區(qū)的概念,有東西生產(chǎn)出來就把東西放進去,盤子也是有大小限制,超過盤子大小就會阻塞生產(chǎn)者生產(chǎn),等待消費者去消費;當盤子為空的時候 ,即阻塞消費者消費,等待生產(chǎn)者去生產(chǎn)。
編程中阻塞隊列即可以實現(xiàn)盤子這個功能。
阻塞隊列的特點:
當隊列元素已滿的時候,阻塞插入操作;
當隊列元素為空的時候,阻塞獲取操作。
ArrayBlockingQueue 與 LinkedBlockingQueue都是支持FIFO(先進先出),但是LinkedBlockingQueue是無界的,而ArrayBlockingQueue 是有界的。
下面使用阻塞隊列實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者:
生產(chǎn)者:
import java.util.concurrent.BlockingQueue; public class Producer implements Runnable{ private final BlockingQueue blockingQueue; //設(shè)置隊列緩存的大小。生產(chǎn)過程中超過這個大小就暫時停止生產(chǎn) private final int QUEUE_SIZE = 10; public Producer(BlockingQueue blockingQueue){ this.blockingQueue = blockingQueue; } int task = 1; @Override public void run() { while(true){ try { System.out.println("正在生產(chǎn):" + task); //將生產(chǎn)出來的產(chǎn)品放在隊列緩存中 blockingQueue.put(task); ++task; //讓其停止一會,便于查看效果 Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
消費者:
import java.util.concurrent.BlockingQueue; //消費者 public class Consumer implements Runnable{ private final BlockingQueue blockingQueue; public Consumer(BlockingQueue blockingQueue){ this.blockingQueue = blockingQueue; } @Override public void run() { //只要阻塞隊列中有任務(wù),就一直去消費 while(true){ try { System.out.println("正在消費: " + blockingQueue.take()); //讓其停止一會,便于查看效果 Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
測試:
import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; /** * 生產(chǎn)者消費者模式 * 使用阻塞隊列BlockingQueue * @author wanggenshen * */ public class TestConPro { public static void main(String[] args){ BlockingQueue blockingQueue = new LinkedBlockingQueue(5); Producer p = new Producer(blockingQueue); Consumer c = new Consumer(blockingQueue); Thread tp = new Thread(p); Thread tc= new Thread(c); tp.start(); tc.start(); } }
因為LinkedBlockingQueue是無界隊列,所以生產(chǎn)者會不斷去生產(chǎn),將生產(chǎn)出的任務(wù)放在隊列中,消費者去隊列中去消費:
如果改用有界阻塞隊列ArrayBlockingQueue,就可以初始化隊列的大小。則隊列中元素超過隊列大小的時候,生產(chǎn)者就會等待消費者消費一個再去生產(chǎn)一個:
測試代碼:
初始化一個大小為10的ArrayBlockingQueue:
public static void main(String[] args){ BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(10); Producer p = new Producer(blockingQueue); Consumer c = new Consumer(blockingQueue); Thread tp = new Thread(p); Thread tc= new Thread(c); tp.start(); tc.start(); }
測試中,讓生產(chǎn)者生產(chǎn)速度略快,而消費者速度略慢一點。可以看到生產(chǎn)出來的產(chǎn)品序號與消費的產(chǎn)品序號差始終為10(隊列的大小):
總結(jié)
以上就是本文關(guān)于生產(chǎn)消費者模式實現(xiàn)方式和線程安全問題代碼示例的全部內(nèi)容,希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站其他相關(guān)專題,如有不足之處,歡迎留言指出。感謝朋友們對本站的支持!
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