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生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作模式 弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻 存在3个元素1.生产者(类比厨师)2.生产者的生产产品(类比美食)3.消费者(类比吃货) 思路分析:理想情况: 最开始,生产者先抢到cpu执行权;生产出生产产品并放在2者位置之间(类比餐桌) 然后消费者抢到cpu执行权,消费掉生产产品 如此反复循环 生产者和消费者简单来说就是2个线程轮流执行 而实际上线程是随机执行的 下面介绍2个异常的情况: 消费者等待过程: 最开始,消费者先抢到cpu执行权; 现在2者之间还未有生产产品,消费者只能在此等待 然后生产者抢到cpu执行权,生产出生产产品,放在2者之间并通知消费者 消费者得到通知,消费掉生产产品 消费者步骤: 1.判断2者之间是否有生产产品 2.如果没有就等待生产者步骤: 1.生产出生产产品 2.把生产产品放在2者之间 3.通知等待的消费者进行消费 生产者等待过程: 最开始,生产者先抢到cpu执行权;生产出生产产品并放在2者位置之间 然后还是生产者抢到cpu执行权;由于生产产品还未被消费,自然不再进行生产,从而进行等待 然后消费者抢到cpu执行权,消费掉生产产品 生产者步骤: 1.判断2者之间是否有生产产品;如果有就等待,如果没有才生产 2.把生产产品放在2者之间 3.通知等待的消费者进行消费消费者步骤: 1.判断2者之间是否有生产产品 2.如果没有就等待 3.如果有就消费掉生产产品,2者之间的生产产品就没有了,通知等待的生产者继续生产,生产产品数量减1 代码实现:此处生产者是厨师,生产产品是汉堡包,消费者是吃货,2者之间是桌子 //主体 public class Demo { public static void main(String[] args) { /*消费者步骤: 1,判断桌子上是否有汉堡包。 2,如果没有就等待。 3,如果有就开吃 4,吃完之后,桌子上的汉堡包就没有了 叫醒等待的生产者继续生产 汉堡包的总数量减一*/ /*生产者步骤: 1,判断桌子上是否有汉堡包 如果有就等待,如果没有才生产。 2,把汉堡包放在桌子上。 3,叫醒等待的消费者开吃。*/ Foodie f = new Foodie(); Cooker c = new Cooker(); f.start(); c.start(); } } //生产者(厨师) public class Cooker extends Thread { // 生产者步骤: // 1,判断桌子上是否有汉堡包 // 如果有就等待,如果没有才生产。 // 2,把汉堡包放在桌子上。 // 3,叫醒等待的消费者开吃。 @Override public void run() { while(true){ synchronized (Desk.lock){ if(Desk.count == 0){ break; }else{ if(!Desk.flag){ //生产 System.out.println("厨师正在生产汉堡包"); Desk.flag = true; Desk.lock.notifyAll(); }else{ try { Desk.lock.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } } } } //2者之间(桌子) public class Desk { //定义一个标记 //true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行 //false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行 public static boolean flag = false; //汉堡包的总数量 public static int count = 10; //锁对象 public static final Object lock = new Object(); } //消费者(吃货) public class Foodie extends Thread { @Override public void run() { // 1,判断桌子上是否有汉堡包。 // 2,如果没有就等待。 // 3,如果有就开吃 // 4,吃完之后,桌子上的汉堡包就没有了 // 叫醒等待的生产者继续生产 // 汉堡包的总数量减一 //套路: //1. while(true)死循环 //2. synchronized 锁,锁对象要唯一 //3. 判断,共享数据是否结束. 结束 //4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束 while(true){ synchronized (Desk.lock){ if(Desk.count == 0){ break; }else{ if(Desk.flag){ //有 System.out.println("吃货在吃汉堡包"); Desk.flag = false; Desk.lock.notifyAll(); Desk.count--; }else{ //没有就等待 //使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法. try { Desk.lock.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } } } } 阻塞队列的基本使用:阻塞队列(BlockingQueue) 是一个支持两个附加操作的队列 这两个附加的操作是:在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用 阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器,而消费者也只从容器里拿元素阻塞队列继承结构: BlockingQueue的核心方法:put(anObject):将参数放入队列,如果放不进去会阻塞take():取出第一个数据,取不到会阻塞 常见的BlockingQueue:ArrayBlockingQueue:底层是数组,有界LinkedBlockingQueue:底层是链表,无界;但不是真正的无界,最大为int的最大值示例代码: import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; public class Main { public static void main(String[] a) throws Exception{ // 创建阻塞队列的对象,容量为 1 ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(1); // 存储元素 arrayBlockingQueue.put("汉堡包"); // 取元素 System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); // 取不到会阻塞 System.out.println("程序结束了");//不会进行这段语句,因为上面语句已经导致阻塞了 } } 阻塞队列实现等待唤醒机制:案例简要: 生产者类(Cooker):实现Runnable接口,重写run()方法,设置线程任务 1.构造方法中接收一个阻塞队列对象 2.在run方法中循环向阻塞队列中添加包子 3.打印添加结果 消费者类(Foodie):实现Runnable接口,重写run()方法,设置线程任务 1.构造方法中接收一个阻塞队列对象 2.在run方法中循环获取阻塞队列中的包子 3.打印获取结果 测试类(Demo):里面有main方法,main方法中的代码步骤如下 创建阻塞队列对象 创建生产者线程和消费者线程对象,构造方法中传入阻塞队列对象 分别开启两个线程 代码实现: //主体 public class Demo { public static void main(String[] args) { ArrayBlockingQueue bd = new ArrayBlockingQueue(1); Foodie f = new Foodie(bd); Cooker c = new Cooker(bd); f.start(); c.start(); } //生产者(厨师) public class Cooker extends Thread { private ArrayBlockingQueue bd; public Cooker(ArrayBlockingQueue bd) { this.bd = bd; } // 生产者步骤: // 1,判断桌子上是否有汉堡包 // 如果有就等待,如果没有才生产。 // 2,把汉堡包放在桌子上。 // 3,叫醒等待的消费者开吃。 @Override public void run() { while (true) { try { bd.put("汉堡包"); System.out.println("厨师放入一个汉堡包"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } //消费者(吃货) public class Foodie extends Thread { private ArrayBlockingQueue bd; public Foodie(ArrayBlockingQueue bd) { this.bd = bd; } @Override public void run() { // 1,判断桌子上是否有汉堡包。 // 2,如果没有就等待。 // 3,如果有就开吃 // 4,吃完之后,桌子上的汉堡包就没有了 // 叫醒等待的生产者继续生产 // 汉堡包的总数量减一 //套路: //1. while(true)死循环 //2. synchronized 锁,锁对象要唯一 //3. 判断,共享数据是否结束. 结束 //4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束 while (true) { try { String take = bd.take(); System.out.println("吃货将" + take + "拿出来吃了"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } |
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