线程6:生产者消费者模式
2017-08-17 22:18
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引言 生产者消费者要素
一采用synchronized锁以及wait notify方法实现
实体类
Producer线程类
Consumer线程类
测试类
运行结果
二采用Lock锁以及await signal方法实现
实体类
三采用BlockQueue实现
总结生产者消费者三种方式的核心代码模型
synchronized方式下模型
Lock锁方式下模型
BlockingQueue方式下模型
测试类,新建启动线程等。
编写生产者、消费者、测试类:
结果:
一采用synchronized锁以及wait notify方法实现
实体类
Producer线程类
Consumer线程类
测试类
运行结果
二采用Lock锁以及await signal方法实现
实体类
三采用BlockQueue实现
总结生产者消费者三种方式的核心代码模型
synchronized方式下模型
Lock锁方式下模型
BlockingQueue方式下模型
引言 生产者消费者要素
我们将生产者作为一个线程类、消费者作为一个线程类。那么生产方法、消费方法由谁来调用、生产消费的是什么,我们从这几点出发,总结出以下几个要写的类(类比取钱/存钱,和
账户类)。
实体类,其中写生产方法。消费方法。
Producer线程类,
run方法中调用实体类中的生产方法。
Consumer线程类,
run方法中调用实体类中的消费方法。
测试类,新建启动线程等。
一、采用synchronized锁以及wait notify方法实现
①实体类
class Person { private int foodNum = 0; private Object synObj = new Object(); private final int MAX_NUM = 5; public void produce() throws InterruptedException { synchronized (synObj)//① { while (foodNum == 5)//② { System.out.println("box is full,size = " + foodNum+",生产阻塞"); synObj.wait();//③ } foodNum++;//④ System.out.println("produce success foodNum = " + foodNum); synObj.notifyAll();//⑤ } } public void consume() throws InterruptedException { synchronized (synObj) { while (foodNum == 0) { System.out.println("box is empty,size = " + foodNum+",消费阻塞"); synObj.wait(); } foodNum--; System.out.println("consume success foodNum = " + foodNum); synObj.notifyAll(); } } }
②Producer线程类
class Producer implements Runnable { private Person person; private String producerName; public Producer(String producerName, Person person) { this.producerName = producerName; this.person = person; } @Override public void run() { while (true) { try { person.produce(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
③Consumer线程类
class Consumer implements Runnable { private Person person; private String consumerName; public Consumer(String consumerName, Person person) { this.consumerName = consumerName; this.person = person; } @Override public void run() { try { person.consume(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
④测试类
public class Main1 { public static void main(String[] args) throws IOException { Person person = new Person(); new Thread(new Consumer("消费者一", person)).start(); new Thread(new Consumer("消费者二", person)).start(); new Thread(new Consumer("消费者三", person)).start(); new Thread(new Producer("生产者一", person)).start(); new Thread(new Producer("生产者一", person)).start(); new Thread(new Producer("生产者一", person)).start(); } }
运行结果
box is empty,size = 0,消费阻塞 box is empty,size = 0,消费阻塞 box is empty,size = 0,消费阻塞 produce success foodNum = 1 consume success foodNum = 0 produce success foodNum = 1 produce success foodNum = 2 produce success foodNum = 3 produce success foodNum = 4 produce success foodNum = 5 box is full,size = 5,生产阻塞 consume success foodNum = 4 consume success foodNum = 3 produce success foodNum = 4 produce success foodNum = 5 box is full,size = 5,生产阻塞 box is full,size = 5,生产阻塞 box is full,size = 5,生产阻塞
二、采用Lock锁以及await signal方法实现
仅仅修改实体类中的普通生产、消费方法。其他方法不变。实体类
class Person { private int foodNum = 0; private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();//A1:Lock实例 private Condition condition = lock.newCondition();//A2:Condition实例 private final int MAX_NUM = 5; public void produce() { lock.lock(); //B:加锁--try主体--finally释放锁流程 try { while (foodNum == MAX_NUM) //同上例 { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "box is full,size = " + foodNum+ ",生产阻塞"); condition.await(); } foodNum++; System.out.println("produce success foodNum = " + foodNum); condition.signalAll(); } catch(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } public void consume() { lock.lock(); try { while (foodNum == 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "box is empty,size = " + foodNum+ ",消费阻塞"); condition.await(); } foodNum--; System.out.println("consume success foodNum = " + foodNum); condition.signalAll(); } catch(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } }
消费者一box is empty,size = 0,消费阻塞 消费者二box is empty,size = 0,消费阻塞 produce success foodNum = 1 consume success foodNum = 0 消费者一box is empty,size = 0,消费阻塞 消费者二box is empty,size = 0,消费阻塞 produce success foodNum = 1 produce success foodNum = 2 consume success foodNum = 1 consume success foodNum = 0
三、采用BlockQueue实现
BlockingQueue也是
java.util.concurrent下的主要用来控制线程同步的工具。
BlockingQueue有四个具体的实现类,根据不同需求,选择不同的实现类
ArrayBlockingQueue:一个由数组支持的有界阻塞队列,规定大小的
BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。
LinkedBlockingQueue:大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。
PriorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数的
Comparator决定的顺序。
SynchronousQueue:特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成的。
LinkedBlockingQueue可以指定容量,也可以不指定,不指定的话,默认最大是
Integer.MAX_VALUE,其中主要用到
put和
take方法,
put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费,
take方法在队列空的时候会阻塞,直到有队列成员被放进来。
编写生产者、消费者、测试类:
import java.util.concurrent.BlockingQueue; public class Producer implements Runnable { BlockingQueue<String> queue; public Producer(BlockingQueue<String> queue) { this.queue = queue; } @Override public void run() { try { String temp = "A Product, 生产线程:" + Thread.currentThread().getName(); System.out.println("I have made a product:" + Thread.currentThread().getName()); queue.put(temp);//如果队列是满的话,会阻塞当前线程 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
import java.util.concurrent.BlockingQueue; public class Consumer implements Runnable{ BlockingQueue<String> queue; public Consumer(BlockingQueue<String> queue){ this.queue = queue; } @Override public void run() { try { String temp = queue.take();//如果队列为空,会阻塞当前线程 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",正在消费:"+temp); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; public class Test3 { public static void main(String[] args) { BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>(2); // BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>(); //不设置的话,LinkedBlockingQueue默认大小为Integer.MAX_VALUE // BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(2); Consumer consumer = new Consumer(queue); Producer producer = new Producer(queue); for (int i = 0; i < 5; i++) { new Thread(producer, "Producer" + (i + 1)).start(); new Thread(consumer, "Consumer" + (i + 1)).start(); } } }
结果:
I have made a product:Producer1 I have made a product:Producer3 I have made a product:Producer2 Consumer1,正在消费:A Product, 生产线程:Producer1 I have made a product:Producer4 Consumer3,正在消费:A Product, 生产线程:Producer3 Consumer2,正在消费:A Product, 生产线程:Producer4 I have made a product:Producer5 Consumer5,正在消费:A Product, 生产线程:Producer2 Consumer4,正在消费:A Product, 生产线程:Producer5
总结:生产者消费者三种方式的核心代码模型
synchronized方式下模型
public void produce() / consume() { synchronized (synObj)//-----①同步对象 { while (conditionfalse)//----②while条件 { //show info or not //③----wait阻塞,条件false不让执行 synObj.wait(); } //条件符合开始执行 workSomething; changeCondition;//④----执行完改变条件 System.out.println("produce success foodNum = " + foodNum); synObj.notifyAll();//⑤----执行完毕通知其他的 } }
Lock锁方式下模型
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private condition =lock.newCondition(); execute() / produce() / consume() { lock.lock(); try{ while(conditionFalse){ condition.await(); } //doSomething and change whileCondition; condition.signalAll(); }catch(InterruptedException e){ }finally{ lock.unlock(); } }
BlockingQueue方式下模型
//全局queue BlockingQueue<T> bq=new ArrayBlockQueue<T>(n); ... //生产者线程类中 @override public void run(){ bq.put(e);//如果队列是满的话,会阻塞当前线程 } //消费者线程类中 @override public void run(){ bq.take();//如果队列是空的话,会阻塞当前线程 }
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