摘要:創(chuàng)建一個阻塞隊列生產(chǎn)者生產(chǎn),目前總共有消費者消費,目前總共有原文鏈接更多教程
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生產(chǎn)者和消費者問題是線程模型中老生常談的問題,也是面試中經(jīng)常遇到的問題。光在Java中的實現(xiàn)方式多達數(shù)十種,更不用說加上其他語言的實現(xiàn)方式了。那么我們該如何學習呢?
本文會通過精講wait()和notify()方法實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者模型,來學習生產(chǎn)者和消費者問題的原理。
目的是當你理解了最簡單實現(xiàn)原理,再看其他的實現(xiàn),無非使用了更高級的機制(例如鎖、信號量、管道等等)來照貓畫虎的實現(xiàn)這個原理,萬變不離其宗,它們的原理都是一樣的。
本文也會列出一部分其他的實現(xiàn)方式代碼。千萬不要嘗試去背誦所有實現(xiàn)代碼,只有掌握了實現(xiàn)原理才能遇到問題的時候游刃有余。
精講wait()和notify()方法實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者模型啥是生產(chǎn)者-消費者模型:
生產(chǎn)者和消費者在同一時間段內(nèi)共用同一個存儲空間,生產(chǎn)者往存儲空間中添加產(chǎn)品,消費者從存儲空間中取走產(chǎn)品,當存儲空間為空時,消費者阻塞,當存儲空間滿時,生產(chǎn)者阻塞。
現(xiàn)實生活中的例子:12306搶購火車票、淘寶購買商品、倉庫管理等。
分步的實現(xiàn)我們的模型
public class Test1 { private static Integer count = 0; //代表生產(chǎn)的商品數(shù)量 private static final Integer FULL = 10; //代表商品最多多少個(也就是緩沖區(qū)大小) private static final Object LOCK = new Object(); //鎖對象 ----分析1 public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 5; i++) { //創(chuàng)造一堆生產(chǎn)者和消費者模擬真實環(huán)境 new Thread(new Producer()).start(); } for (int i = 0; i < 5; i++) { new Thread(new Consumer()).start(); } } static class Producer implements Runnable { //代表生產(chǎn)者 @Override public void run() { } } static class Consumer implements Runnable { //代表消費者 @Override public void run() { } } }
分析1.在main函數(shù)中創(chuàng)建了5個消費者線程任務(wù)和5個生產(chǎn)者線程任務(wù),當這10個線程同時運行時,需要保證生產(chǎn)者和消費者所公用的緩沖區(qū)是同步被改變的,就是說不同線程訪問緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)不能發(fā)生錯亂。這里就是用一個鎖來保證緩沖區(qū)每次只有一個線程訪問
接下來看下生產(chǎn)者和消費者的實現(xiàn):
static class Producer implements Runnable { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { //一次多生產(chǎn)幾個商品 try { Thread.sleep(3000); //模擬真實環(huán)境,讓生產(chǎn)的慢一點,間隔3秒 } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } synchronized (LOCK) { //線程同步 while (count.equals(FULL)) { //當緩沖區(qū)滿了 try { LOCK.wait(); //讓線程等待 ----分析1 } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } count++; //緩沖區(qū)不滿時繼續(xù)生產(chǎn)商品,商品加一 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產(chǎn)者生產(chǎn),目前總共有" + count); LOCK.notifyAll(); //喚醒等待的消費者 } } } } 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) { //當沒有商品時,需要等待生產(chǎn)者生產(chǎn)商品 try { LOCK.wait(); //----分析 2 } catch (Exception e) { } } count--; //商品被消耗,商品減一 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消費者消費,目前總共有" + count); LOCK.notifyAll(); //商品被消耗后,通知等待的生產(chǎn)者 } } } }
分析:
1.當緩沖區(qū)滿了的時候,需要阻止生產(chǎn)者繼續(xù)生產(chǎn)商品
2.當緩沖區(qū)為空,沒有商品時,需要阻止消費者繼續(xù)消費商品
相信代碼分析和詳細的注釋,你已經(jīng)能很好的理解這個生產(chǎn)者-消費者模型的原理了。接下來貼出其他的幾種實現(xiàn)代碼。
原文鏈接 更多教程 其他的實現(xiàn)方法代碼使用鎖實現(xiàn):
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; //創(chuàng)建一個鎖對象 private Lock lock = new ReentrantLock(); //創(chuàng)建兩個條件變量,一個為緩沖區(qū)非滿,一個為緩沖區(qū)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(); } //獲取鎖 lock.lock(); try { while (count == FULL) { try { notFull.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } count++; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產(chǎn)者生產(chǎn),目前總共有" + count); //喚醒消費者 notEmpty.signal(); } finally { //釋放鎖 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() + "消費者消費,目前總共有" + count); notFull.signal(); } finally { lock.unlock(); } } } } }
使用阻塞隊列:
當隊列滿了或空了的時候進行入隊列操作都會被阻塞。
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.BlockingQueue; public class Test1 { private static Integer count = 0; //創(chuàng)建一個阻塞隊列 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() + "生產(chǎn)者生產(chǎn),目前總共有" + 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() + "消費者消費,目前總共有" + count); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } }原文鏈接 更多教程
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