转载

Java精讲：生产者-消费者

原文链接

更多教程

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。

Java精讲：生产者-消费者

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。

原文链接

更多教程

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();
                }
            }
        }
    }
}

原文链接

更多教程

原文  https://segmentfault.com/a/1190000018169793
正文到此结束
所属分类： 编程技术 Java

热门推荐

相关文章

阿里云首购8折
说给你听

本文目录
随机标签
书籍教程
springboot-demo Java入门教程 bootstrap3 CSS Apache基础教程 php ionic 教程 Python mysql教程 eclipse Ubuntu VPS系统配置 AngularJS 教程 MongoDB教程 Struts2教程 Redis教程 Spring教程 Git教程 Jenkins进阶系列 openfire参考指南 Java设计模式 HBase教程 Maven教程 hibernate教程 Docker 教程 memcached教程 Quartz指南 Hive教程 Ant教程 ANTLR教程 SpringCloud java实例教程 springcloud-demo XStream教程 Hazelcast教程 Elastic-Job-Lite 深入浅出MyBatis SVN教程 ibaties教程 rabittmq教程 solr教程 Hadoop教程 WebService CXF学习 JPA教程 ActiveMQ中文指南 java-demo Java内存模型 dubbo教程 python3-demo Linux入门视频教程
近期评论
  1. 1 Spring Cloud Consul实现选举机制
  2. 2 Spring Boot集成ShedLock实现分布式定时任务
  3. 3 利用oss进行数据库和网站图片备份
  4. 4 Spring Cloud Stream实现数据流处理
  5. 5 Python3访问MySQL数据库快速入门Demo
  6. 6 Github开源项目作者可以免费申请 JetBrains 全家桶
  7. 7 Spring Cloud Vault快速入门Demo
  8. 8 Spring Cloud Gateway快速入门Demo
  9. 9 Spring Cloud Contract快速入门Demo
  10. 10 Spring Cloud Consul快速入门Demo
网站信息
  • 文章总数：82,714 篇
  • 文件总数：284,287 个
  • 标签总数：2,393 个
  • 分类总数：85 个
  • 留言数量：2,560 条
  • 在线人数：662 人
  • 运行天数：4,409天
  • 最后更新：2024年11月22日01点
Loading...

其他链接

关于本站

本站定位：个人技术类博客

本站作用：写博客、记日志、闲聊扯淡鼓捣技术。

问题交流

[HBLOG]公众号 HBLOG HBLOG