生產(chǎn)者-消費(fèi)者算是并發(fā)編程中常見的問題。依靠緩沖區(qū)我們可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間的解耦。生產(chǎn)者只管往緩沖區(qū)里面放東西，消費(fèi)者只管往緩沖區(qū)里面拿東西。這樣我們避免生產(chǎn)者想要交付數(shù)據(jù)給消費(fèi)者，但消費(fèi)者此時還無法接受數(shù)據(jù)這樣的情況發(fā)生。

wait notify

這個問題其實(shí)就是線程間的通訊，所以要注意的是不能同時讀寫。生產(chǎn)者在緩沖區(qū)滿的時候不生產(chǎn)，等待；消費(fèi)者在緩沖區(qū)為空的時候不消費(fèi)，等待。比較經(jīng)典的做法是wait和notify。

生產(chǎn)者線程執(zhí)行15次set操作

public class Producer implements Runnable{ private Channel channel; public Producer(Channel channel) { this.channel = channel; } @Override public void run() { for(int i=0;i<15;i++){ channel.set(Thread.currentThread().getName()+' '+i); } }}

消費(fèi)者線程執(zhí)行10次get操作

public class Consumer implements Runnable { private Channel channel; public Consumer(Channel channel) { this.channel = channel; } @Override public void run() { for(int i=0;i<10;i++){ System.out.println('Consumer '+Thread.currentThread().getName()+' get '+channel.get()); } }}

現(xiàn)在定義Channel類,并創(chuàng)建兩個生產(chǎn)者線程和三個消費(fèi)者線程

public class Channel { private List<String> buffer=new ArrayList<>(); private final int MAX_SIZE=10; public synchronized String get(){ while (buffer.size()==0){//不要用if，醒來了也要再次判斷 try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } String str=buffer.remove(0); notifyAll(); return str; } public synchronized void set(String str){ while (buffer.size()==MAX_SIZE){ try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } buffer.add(str); notifyAll(); } public static void main(String[] args) { Channel channel=new Channel(); Producer producer=new Producer(channel); Consumer consumer=new Consumer(channel); for(int i=0;i<2;i++){ new Thread(producer).start(); } for (int i=0;i<3;i++){ new Thread(consumer).start(); } }}

使用notifyAll而不是notify的原因是，notify有可能出現(xiàn)多次喚醒同類的情況，造成“假死”。我們可以使用Condition來實(shí)現(xiàn)更精確的喚醒。

Condition

將上面代碼中的Channel類修改一下即可

public class Channel { private List<String> buffer=new ArrayList<>(); private final int MAX_SIZE=10; private Lock lock=new ReentrantLock(); private Condition producer=lock.newCondition(); private Condition consumer=lock.newCondition(); public String get(){ String str=null; try { lock.lock(); while (buffer.size()==0){ consumer.await(); } str=buffer.remove(0); producer.signalAll(); }catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { lock.unlock(); } return str; } public void set(String str){ try { lock.lock(); while (buffer.size()==MAX_SIZE){ producer.await(); } buffer.add(str); consumer.signalAll(); }catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { lock.unlock(); } }}

雙緩沖與Exchanger

當(dāng)同步的花銷非常大時，我們可以采用雙緩沖區(qū)的辦法。雙緩沖的一個好處就在于：因?yàn)樯a(chǎn)者和消費(fèi)者各自擁有一個緩沖區(qū)，所以他們不會同時對同一個緩沖區(qū)進(jìn)行操作，那么我們就不需要為讀寫操作加鎖，用空間換了時間。在Java中可以通過Exchanger來交換兩個線程之間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

public class Producer implements Runnable{ private List<String> buffer; private Exchanger<List<String>> exchanger; public Producer(List<String> buffer, Exchanger<List<String>> exchanger){ this.buffer=buffer; this.exchanger=exchanger; } @Override public void run() { for(int i=0;i<10;i++){ for (int j=0;j<10;j++) buffer.add('Thrad '+Thread.currentThread().getName()+' : '+i+' '+j); try { buffer=exchanger.exchange(buffer); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}public class Consumer implements Runnable { private Exchanger<List<String>> exchanger; private List<String> buffer; public Consumer(List<String> buffer,Exchanger<List<String>> exchanger) { this.exchanger = exchanger; this.buffer = buffer; } @Override public void run() { for(int i=0;i<10;i++){ try { buffer=exchanger.exchange(buffer); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } for(int j=0;j<10;j++){ String message=buffer.get(0); System.out.println(message); buffer.remove(0); } } }}public class Main { public static void main(String[] args) { List<String> buffer1=new ArrayList<>(); List<String> buffer2=new ArrayList<>(); Exchanger<List<String>> exchanger=new Exchanger<>(); Producer producer=new Producer(buffer1,exchanger); Consumer consumer=new Consumer(buffer2,exchanger); Thread t1=new Thread(producer); Thread t2=new Thread(consumer); t1.start(); t2.start(); }}

BlockingQueue

我們可以使用更為方便安全的阻塞式集合來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)消費(fèi)者模型。

這類集合具有的特點(diǎn)是：當(dāng)集合已滿或者是為空的時候，被調(diào)用的方法不會立即執(zhí)行，該方法將被阻塞，直到可以成功執(zhí)行為止。

public class Channel { private BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(10); public String get(){ String str=null; try { str=blockingQueue.take(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return str; } public void set(String str){ try { blockingQueue.put(str); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }}

這次的Channel類是不是比之前的簡潔了許多，有了BlockingQueue我們就不用再去寫wait和notify了。

到此這篇關(guān)于Java中生產(chǎn)者消費(fèi)者問題總結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java生產(chǎn)者消費(fèi)者內(nèi)容請搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！