java 多线程并发系列之生产者消费者模式的两种实现

灰太狼 2022-05-23 00:48 66阅读 0赞

生产者消费者模式是并发、多线程编程中经典的设计模式 ，生产者和消费者通过分离的执行工作解耦，简化了开发模式，生产者和消费者可以以不同的速度生产和消费数据。

真实世界中的生产者消费者模式

生产者和消费者模式在生活当中随处可见，它描述的是协调与协作的关系。比如一个人正在准备食物（生产者），而另一个人正在吃（消费者），他们使用一个共用的桌子用于放置盘子和取走盘子，生产者准备食物，如果桌子上已经满了就等待，消费者（那个吃的）等待如果桌子空了的话。这里桌子就是一个共享的对象。

我们看这样一个例子：

生产者：  往一个公共的盒子里面放苹果

消费者：从公共的盒子里面取苹果

盒子：盒子的容量不能超过5

下面我们用两者方法分别实现这样一个场景。

方法一：   wait()  和   notify()   通信方法实现

看盒子代码

public   class  PublicBox \{

private   int  apple  = 0;

public   synchronized  void  increace() \{

while  ( apple  ==5) \{

try  \{

wait();

\}  catch  (InterruptedException e) \{

e.printStackTrace();

apple \++;

System.  out  .println( "生成苹果成功！"  );

notify();

public   synchronized  void  decreace() \{

while  ( apple  ==0) \{

try  \{

wait();

\}  catch  (InterruptedException e) \{

e.printStackTrace();

apple \--;

System.  out .println(  "消费苹果成功！"  );

notify();

public   static  void  main(String \[\]args)

PublicBox box=  new  PublicBox();

Consumer con=  new  Consumer(box);

Producer pro=  new  Producer(box);

Thread t1=  new  Thread(con);

Thread t2=  new  Thread(pro);

t1.start();

t2.start();

生产者代码（定义十次）：

public   class  Producer  implements  Runnable \{

private  PublicBox  box ;

public  Producer(PublicBox box) \{

this  . box  = box;

@Override

public   void  run() \{

for (  int  i=0;i<10;i++)

try  \{

System.  out  .println( "pro  i:"  \+i);

Thread. sleep(30);

\}  catch  (InterruptedException e) \{

//  TODO : handle exception

e.printStackTrace();

box .increace();

消费者代码（同样十次）：

public   class  Consumer  implements  Runnable \{

private  PublicBox  box ;

public  Consumer(PublicBox box) \{

this  . box  = box;

@Override

public   void  run() \{

for (  int  i=0;i<10;i++)

try  \{

System.  out  .println( "Con: i "  \+i);

Thread. sleep(3000);                // 这里设置跟上面30不同是为了 盒子中的苹果能够增加，不会生产一个马上被消费

\}  catch  (InterruptedException e) \{

//  TODO : handle exception

e.printStackTrace();

box .decreace();

输出如下：

pro  i:0

Con: i 0

生成苹果成功！

pro  i:1

生成苹果成功！

pro  i:2

生成苹果成功！

pro  i:3

生成苹果成功！

pro  i:4

生成苹果成功！

pro  i:5

消费苹果成功！

Con: i 1

生成苹果成功！

pro  i:6

消费苹果成功！

Con: i 2

生成苹果成功！

pro  i:7

消费苹果成功！

生成苹果成功！

pro  i:8

Con: i 3

消费苹果成功！

生成苹果成功！

pro  i:9

Con: i 4

消费苹果成功！

生成苹果成功！

Con: i 5

消费苹果成功！

Con: i 6

消费苹果成功！

Con: i 7

消费苹果成功！

Con: i 8

消费苹果成功！

Con: i 9

消费苹果成功！

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方法二：采用阻塞队列实现生产者消费者模式

阻塞队列实现生产者消费者模式超级简单，它提供开箱即用支持阻塞的方法put()和take()，开发者不需要写困惑的wait-nofity代码去实现通信。BlockingQueue 一个接口，Java5提供了不同的现实，如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue，两者都是先进先出（FIFO）顺序。而ArrayLinkedQueue是自然有界的，LinkedBlockingQueue可选的边界。下面这是一个完整的生产者消费者代码例子，对比传统的wait、nofity代码，它更易于理解。

盒子代码：

import  java.util.concurrent.BlockingQueue;

import  java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public   class  PublicBoxQueue \{

public   static  void  main(String \[\]args)

BlockingQueue publicBoxQueue=  new  LinkedBlockingQueue(5);   //定义了一个大小为5的盒子

Thread pro=  new  Thread( new  ProducerQueue(publicBoxQueue));

Thread con=  new  Thread( new  ConsumerQueue(publicBoxQueue));

pro.start();

con.start();

生产者：

package  dsd;