博客
关于我
强烈建议你试试无所不能的chatGPT,快点击我
Java精讲:生产者-消费者
阅读量:5823 次
发布时间:2019-06-18

本文共 7925 字,大约阅读时间需要 26 分钟。



本文概要

生产者和消费者问题是线程模型中老生常谈的问题,也是面试中经常遇到的问题。光在Java中的实现方式多达数十种,更不用说加上其他语言的实现方式了。那么我们该如何学习呢?

本文会通过精讲wait()和notify()方法实现生产者-消费者模型,来学习生产者和消费者问题的原理。

目的是当你理解了最简单实现原理,再看其他的实现,无非使用了更高级的机制(例如锁、信号量、管道等等)来照猫画虎的实现这个原理,万变不离其宗,它们的原理都是一样的。

本文也会列出一部分其他的实现方式代码。千万不要尝试去背诵所有实现代码,只有掌握了实现原理才能遇到问题的时候游刃有余。

精讲wait()和notify()方法实现生产者-消费者模型


  • 啥是生产者-消费者模型:
生产者和消费者在同一时间段内共用同一个存储空间,生产者往存储空间中添加产品,消费者从存储空间中取走产品,当存储空间为空时,消费者阻塞,当存储空间满时,生产者阻塞。

现实生活中的例子:12306抢购火车票、淘宝购买商品、仓库管理等。

  • 分步的实现我们的模型
public class Test1 {    private static Integer count = 0;  //代表生产的商品数量    private static final Integer FULL = 10;  //代表商品最多多少个(也就是缓冲区大小)    private static final Object LOCK = new Object(); //锁对象  ----分析1    public static void main(String[] args) {        for (int i = 0; i < 5; i++) {   //创造一堆生产者和消费者模拟真实环境            new Thread(new Producer()).start();        }        for (int i = 0; i < 5; i++) {            new Thread(new Consumer()).start();        }    }    static class Producer implements Runnable { //代表生产者        @Override        public void run() {                   }    }    static class Consumer implements Runnable {  //代表消费者        @Override        public void run() {                  }    }}

分析1.在main函数中创建了5个消费者线程任务和5个生产者线程任务,当这10个线程同时运行时,需要保证生产者和消费者所公用的缓冲区是同步被改变的,就是说不同线程访问缓冲区的数据不能发生错乱。这里就是用一个锁来保证缓冲区每次只有一个线程访问

接下来看下生产者和消费者的实现:

static class Producer implements Runnable {        @Override        public void run() {            for (int i = 0; i < 10; i++) {  //一次多生产几个商品                try {                    Thread.sleep(3000);  //模拟真实环境,让生产的慢一点,间隔3秒                } catch (Exception e) {                    e.printStackTrace();                }                synchronized (LOCK) {  //线程同步                      while (count.equals(FULL)) {  //当缓冲区满了                          try {                            LOCK.wait();   //让线程等待  ----分析1                        } catch (Exception e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    count++;  //缓冲区不满时继续生产商品,商品加一                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产者生产,目前总共有" + count);                    LOCK.notifyAll(); //唤醒等待的消费者                }            }        }    }    static class Consumer implements Runnable {        @Override        public void run() {            for (int i = 0; i < 10; i++) {                try {                    Thread.sleep(3000);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                synchronized (LOCK) {                      while (count == 0) {  //当没有商品时,需要等待生产者生产商品                        try {                            LOCK.wait();   //----分析 2                        } catch (Exception e) {                        }                    }                    count--; //商品被消耗,商品减一                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费者消费,目前总共有" + count);                    LOCK.notifyAll();  //商品被消耗后,通知等待的生产者                }            }        }    }

分析:

1.当缓冲区满了的时候,需要阻止生产者继续生产商品
2.当缓冲区为空,没有商品时,需要阻止消费者继续消费商品

相信代码分析和详细的注释,你已经能很好的理解这个生产者-消费者模型的原理了。接下来贴出其他的几种实现代码。



其他的实现方法代码

使用锁实现:

import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Test1 {    private static Integer count = 0;    private static final Integer FULL = 10;    //创建一个锁对象    private Lock lock = new ReentrantLock();    //创建两个条件变量,一个为缓冲区非满,一个为缓冲区非空    private final Condition notFull = lock.newCondition();    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();    public static void main(String[] args) {        Test1 test1 = new Test1();        new Thread(test1.new Producer()).start();        new Thread(test1.new Consumer()).start();        new Thread(test1.new Producer()).start();        new Thread(test1.new Consumer()).start();        new Thread(test1.new Producer()).start();        new Thread(test1.new Consumer()).start();        new Thread(test1.new Producer()).start();        new Thread(test1.new Consumer()).start();    }    class Producer implements Runnable {        @Override        public void run() {            for (int i = 0; i < 10; i++) {                try {                    Thread.sleep(3000);                } catch (Exception e) {                    e.printStackTrace();                }                //获取锁                lock.lock();                try {                    while (count == FULL) {                        try {                            notFull.await();                        } catch (InterruptedException e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    count++;                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()                            + "生产者生产,目前总共有" + count);                    //唤醒消费者                    notEmpty.signal();                } finally {                    //释放锁                    lock.unlock();                }            }        }    }    class Consumer implements Runnable {        @Override        public void run() {            for (int i = 0; i < 10; i++) {                try {                    Thread.sleep(3000);                } catch (InterruptedException e1) {                    e1.printStackTrace();                }                lock.lock();                try {                    while (count == 0) {                        try {                            notEmpty.await();                        } catch (Exception e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    count--;                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()                            + "消费者消费,目前总共有" + count);                    notFull.signal();                } finally {                    lock.unlock();                }            }        }    }}

使用阻塞队列:

当队列满了或空了的时候进行入队列操作都会被阻塞。

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;import java.util.concurrent.BlockingQueue;public class Test1 {    private static Integer count = 0;    //创建一个阻塞队列    final BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(10);    public static void main(String[] args) {        Test1 test1 = new Test1();        new Thread(test1.new Producer()).start();        new Thread(test1.new Consumer()).start();        new Thread(test1.new Producer()).start();        new Thread(test1.new Consumer()).start();        new Thread(test1.new Producer()).start();        new Thread(test1.new Consumer()).start();        new Thread(test1.new Producer()).start();        new Thread(test1.new Consumer()).start();    }    class Producer implements Runnable {        @Override        public void run() {            for (int i = 0; i < 10; i++) {                try {                    Thread.sleep(3000);                } catch (Exception e) {                    e.printStackTrace();                }                try {                    blockingQueue.put(1);                    count++;                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()                            + "生产者生产,目前总共有" + count);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }    }    class Consumer implements Runnable {        @Override        public void run() {            for (int i = 0; i < 10; i++) {                try {                    Thread.sleep(3000);                } catch (InterruptedException e1) {                    e1.printStackTrace();                }                try {                    blockingQueue.take();                    count--;                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()                            + "消费者消费,目前总共有" + count);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }    }}


转载地址:http://xhbdx.baihongyu.com/

你可能感兴趣的文章
Ubuntu 更新软件源source.list
查看>>
我的友情链接
查看>>
SQL 中的JOIN两表或者多表连接问题
查看>>
Loadrunner11监控centos6X,速成!!
查看>>
我的友情链接
查看>>
全局程序集缓存GAC
查看>>
Silverlight 3 系列(四)数据绑定 Data Binding
查看>>
我的友情链接
查看>>
OC内存管理相关整理
查看>>
Unix整理笔记——高级工具——里程碑M9
查看>>
Elasticsearch入门
查看>>
CNBlogs 上的第一篇日志
查看>>
大学生轻信网上“代×××”被骗
查看>>
cisco路由器IOS恢复方法之ROMMON恢复
查看>>
搭建[ rsyslog+loganalyzer+mysql ] lamp组合型日志服务器
查看>>
Python动手练习之购物车面对对象版本
查看>>
【yii】让module支持theme
查看>>
[20171115]ZEROCONF ROUTE.txt
查看>>
mysql中文编码问题
查看>>
javascript--对象
查看>>