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本篇文章給大家分享的是有關Java實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者的兩種方式分別是什么,小編覺得挺實用的,因此分享給大家學習,希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲,話不多說,跟著小編一起來看看吧。
我在8年前去面試程序員的時候,一個不大的公司,里面的開發(fā)主管接待了我們,給我的題目就是寫一段程序模擬生產(chǎn)者消費者問題,當時可把我難壞了,一下子感覺自己的知識儲備竟然如此的匱乏。
而在我從事DBA工作之后,經(jīng)常會有大批量并發(fā)的環(huán)境,有的需要排障,有的需要優(yōu)化,在很多并發(fā)的場景中,發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)者消費者問題可以模擬出很多實際中的問題,所以生產(chǎn)者消費者問題非常重要,也是我想不斷改進和探索的一類問題。
引入倉庫的必要性
要想使用程序來模擬,其實也不用花太多的時間,我們簡單說說需要考慮的地方。首先生產(chǎn)者,消費者是兩個實體對象,生產(chǎn)者生產(chǎn)物品,消費者消費物品,如果在生產(chǎn)者中定義生產(chǎn)的流程,在消費者中定義消費的流程,兩個對象就需要彼此引用,依賴性太高,而且實際上性能也好不到哪里去,所以就需要一個緩沖器,一個中間對象,我們就叫做倉庫吧,生產(chǎn)的物品推入倉庫,消費的物品從倉庫中取出,這樣生產(chǎn)者和消費者就能夠取消之間的引用,直接通過倉庫引用來同步狀態(tài),降低耦合。
所以我們的一個初步設想就是生產(chǎn)者-->倉庫<--消費者 這樣的模式。
生產(chǎn)者消費者的幾種類型和實現(xiàn)方式
當然生產(chǎn)者消費者問題有兩種類型,一種就是使用某種機制來保護生產(chǎn)者和消費者之間的同步,另外一種和Linux中的管道思路相似。相對來說第一種類型的處理方式更為通用,大體分為三類具體的實現(xiàn)方式:
經(jīng)典的wait(),notify()方法
await(),signal()方法
使用阻塞隊列(BlockingQueue),比如LinkedBlockingQueue
通用的對象類
為了更快出成果,盡可能快速理解,我也參考了一些資料,下午下班前寫了下面的程序。我就簡單說明第一種和第二種吧。
因為實體類對象是通用的,我就不再重復列出了,有生產(chǎn)者Producer和消費者Consumer兩個類。
生產(chǎn)者類
import com.jeanron.test1.Storage;
public class Producer extends Thread {
// 每次生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量
private int num;
// 所在放置的倉庫
private Storage storage;
// 構造函數(shù),設置倉庫
public Producer(Storage storage) {
this.storage = storage;
}
public Producer(Storage storage, int num) {
this.storage = storage;
this.num = num;
}
// 線程run函數(shù)
public void run() {
produce(num);
}
// 調(diào)用倉庫Storage的生產(chǎn)函數(shù)
public void produce(int num) {
storage.produce(num);
}
// get/set方法
public int getNum() {
return num;
}
public void setNum(int num) {
this.num = num;
}
public Storage getStorage() {
return storage;
}
public void setStorage(Storage storage) {
this.storage = storage;
}
}
消費者類
import com.jeanron.test1.Storage;
public class Consumer extends Thread
{
// 每次消費的產(chǎn)品數(shù)量
private int num;
// 所在放置的倉庫
private Storage storage;
// 構造函數(shù),設置倉庫
public Consumer(Storage storage)
{
this.storage = storage;
}
// 構造函數(shù),設置倉庫
public Consumer(Storage storage,int num)
{
this.storage = storage;
this.num = num;
}
// 線程run函數(shù)
public void run()
{
consume(num);
}
// 調(diào)用倉庫Storage的生產(chǎn)函數(shù)
public void consume(int num)
{
storage.consume(num);
}
// get/set方法
public int getNum()
{
return num;
}
public void setNum(int num)
{
this.num = num;
}
public Storage getStorage()
{
return storage;
}
public void setStorage(Storage storage)
{
this.storage = storage;
}
} 滴喲中
第一種實現(xiàn)方式
import java.util.LinkedList;
public class Storage
{
// 倉庫最大存儲量
private final int MAX_SIZE = 200;
// 倉庫存儲的載體
private LinkedList<Object> list = new LinkedList<Object>();
private static Storage storage=null;
public static Storage getInstance() {
if (storage == null) {
synchronized (Storage.class) {
if (storage == null) {
storage = new Storage();
}
}
}
return storage;
}
// 生產(chǎn)num個產(chǎn)品
public void produce(int num)
{
// 同步代碼段
synchronized (list)
{
// 如果倉庫剩余容量不足
while (list.size() + num > MAX_SIZE)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"【生產(chǎn)者:要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量】:" + num + "\t【庫存量】:"
+ list.size() + "\t暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!");
try
{
// 由于條件不滿足,生產(chǎn)阻塞
list.wait();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
// 生產(chǎn)條件滿足情況下,生產(chǎn)num個產(chǎn)品
for (int i = 1; i <= num; ++i)
{
list.add(new Object());
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"【生產(chǎn)者:已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:" + num + "\t【現(xiàn)倉儲量為】:" + list.size());
list.notifyAll();
}
}
// 消費num個產(chǎn)品
public void consume(int num)
{
// 同步代碼段
synchronized (list)
{
// 如果倉庫存儲量不足
while (list.size() < num)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"【消費者:要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:" + num + "\t【庫存量】:"
+ list.size() + "\t暫時不能執(zhí)行消費任務!");
try
{
// 由于條件不滿足,消費阻塞
list.wait();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
// 消費條件滿足情況下,消費num個產(chǎn)品
for (int i = 1; i <= num; ++i)
{
list.remove();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"【消費者:已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:" + num + "\t【現(xiàn)倉儲量為】:" + list.size());
list.notifyAll();
}
}
// get/set方法
public LinkedList<Object> getList()
{
return list;
}
public void setList(LinkedList<Object> list)
{
this.list = list;
}
public int getMAX_SIZE()
{
return MAX_SIZE;
}
}
第二種實現(xiàn)方式
第二種使用await和signal的方式實現(xiàn),我們使用Lock來產(chǎn)生兩個Condition對象來管理任務間的通信,一個重要的參考點就是倉庫滿,倉庫空,這類方式最后必須有try-finally的子句,保證能夠釋放鎖。
package com.jeanron.test2;
import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import com.jeanron.test2.Storage;
public class Storage
{
// 倉庫最大存儲量
private final int MAX_SIZE = 200;
// 倉庫存儲的載體
private LinkedList<Object> list = new LinkedList<Object>();
private static Storage storage=null;
public static Storage getInstance() {
if (storage == null) {
synchronized (Storage.class) {
if (storage == null) {
storage = new Storage();
}
}
}
return storage;
}
// 鎖
private final Lock lock = new ReentrantLock();
// 倉庫滿的條件變量
private final Condition full = lock.newCondition();
// 倉庫空的條件變量
private final Condition empty = lock.newCondition();
// 生產(chǎn)num個產(chǎn)品
public void produce(int num)
{
// 獲得鎖
lock.lock();
// 如果倉庫剩余容量不足
while (list.size() + num > MAX_SIZE)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"【要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量】:" + num + "\t【庫存量】:" + list.size()
+ "\t暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!");
try
{
// 由于條件不滿足,生產(chǎn)阻塞
full.await();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
// 生產(chǎn)條件滿足情況下,生產(chǎn)num個產(chǎn)品
for (int i = 1; i <= num; ++i)
{
list.add(new Object());
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"【已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:" + num + "\t【現(xiàn)倉儲量為】:" + list.size());
// 喚醒其他所有線程
full.signalAll();
empty.signalAll();
// 釋放鎖
lock.unlock();
}
// 消費num個產(chǎn)品
public void consume(int num)
{
// 獲得鎖
lock.lock();
// 如果倉庫存儲量不足
while (list.size() < num)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:" + num + "\t【庫存量】:" + list.size()
+ "\t暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!");
try
{
// 由于條件不滿足,消費阻塞
empty.await();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
// 消費條件滿足情況下,消費num個產(chǎn)品
for (int i = 1; i <= num; ++i)
{
list.remove();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:" + num + "\t【現(xiàn)倉儲量為】:" + list.size());
// 喚醒其他所有線程
full.signalAll();
empty.signalAll();
// 釋放鎖
lock.unlock();
}
// set/get方法
public int getMAX_SIZE()
{
return MAX_SIZE;
}
public LinkedList<Object> getList()
{
return list;
}
public void setList(LinkedList<Object> list)
{
測試類
測試類算是用用,我們直接使用多線程調(diào)度器Executor來做。對于生產(chǎn)者消費者使用隨機數(shù)的方式來初始化物品數(shù),倉庫使用單例模式。
package com.jeanron.main;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import com.jeanron.entity1.Consumer;
import com.jeanron.entity1.Producer;
import com.jeanron.test1.Storage;
public class Test1
{
public static void main(String[] args)
{
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
for(int i=0;i<5;i++){
exec.execute(new Producer(Storage.getInstance(),new Random().nextInt(10)*10));
}
for(int i=0;i<10;i++){
exec.execute(new Consumer(Storage.getInstance(),new Random().nextInt(10)*10));
}
}
}
測試結(jié)果
生產(chǎn)者是5個線程,消費者是10個線程,我們來看看調(diào)用之后的信息,這個可以簡單分析下日志即可,不具有典型性和代表性。
第一類實現(xiàn)方式的輸出如下:
pool-1-thread-1【生產(chǎn)者:已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:10 【現(xiàn)倉儲量為】:10
pool-1-thread-3【生產(chǎn)者:已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:50 【現(xiàn)倉儲量為】:60
pool-1-thread-2【生產(chǎn)者:已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:50 【現(xiàn)倉儲量為】:110
pool-1-thread-5【生產(chǎn)者:已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:0 【現(xiàn)倉儲量為】:110
pool-1-thread-4【生產(chǎn)者:已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:80 【現(xiàn)倉儲量為】:190
pool-1-thread-4【消費者:已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:40 【現(xiàn)倉儲量為】:150
pool-1-thread-1【消費者:已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:10 【現(xiàn)倉儲量為】:140
pool-1-thread-3【消費者:已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:20 【現(xiàn)倉儲量為】:120
pool-1-thread-2【消費者:已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:10 【現(xiàn)倉儲量為】:110
pool-1-thread-5【消費者:已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:40 【現(xiàn)倉儲量為】:70
pool-1-thread-6【消費者:已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:30 【現(xiàn)倉儲量為】:40
pool-1-thread-4【消費者:要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:90 【庫存量】:40 暫時不能執(zhí)行消費任務!
pool-1-thread-1【消費者:要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:50 【庫存量】:40 暫時不能執(zhí)行消費任務!
pool-1-thread-3【消費者:要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:90 【庫存量】:40 暫時不能執(zhí)行消費任務!
pool-1-thread-7【消費者:已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:20 【現(xiàn)倉儲量為】:20
pool-1-thread-3【消費者:要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:90 【庫存量】:20 暫時不能執(zhí)行消費任務!
pool-1-thread-1【消費者:要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:50 【庫存量】:20 暫時不能執(zhí)行消費任務!
pool-1-thread-4【消費者:要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:90 【庫存量】:20 暫時不能執(zhí)行消費任務!
第二類實現(xiàn)方式的輸出如下:
pool-1-thread-1【已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:16 【現(xiàn)倉儲量為】:16
pool-1-thread-3【已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:60 【現(xiàn)倉儲量為】:76
pool-1-thread-2【已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:67 【現(xiàn)倉儲量為】:143
pool-1-thread-5【要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量】:90 【庫存量】:143 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-4【已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:27 【現(xiàn)倉儲量為】:170
pool-1-thread-1【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:10 【現(xiàn)倉儲量為】:160
pool-1-thread-2【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:23 【現(xiàn)倉儲量為】:137
pool-1-thread-6【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:18 【現(xiàn)倉儲量為】:119
pool-1-thread-5【要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量】:90 【庫存量】:119 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-3【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:97 【現(xiàn)倉儲量為】:22
pool-1-thread-1【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:57 【庫存量】:22 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-6【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:62 【庫存量】:22 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-3【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:35 【庫存量】:22 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-4【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:17 【現(xiàn)倉儲量為】:5
pool-1-thread-2【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:1 【現(xiàn)倉儲量為】:4
pool-1-thread-7【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:93 【庫存量】:4 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-2【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:4 【現(xiàn)倉儲量為】:0
pool-1-thread-5【已經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)】:90 【現(xiàn)倉儲量為】:90
pool-1-thread-1【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:57 【現(xiàn)倉儲量為】:33
pool-1-thread-6【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:62 【庫存量】:33 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-3【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:35 【庫存量】:33 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-4【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:45 【庫存量】:33 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-7【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:93 【庫存量】:33 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-10【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:81 【庫存量】:33 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-2【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:65 【庫存量】:33 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-5【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:38 【庫存量】:33 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-8【已經(jīng)消費產(chǎn)品數(shù)】:33 【現(xiàn)倉儲量為】:0
pool-1-thread-12【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:21 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-9【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:24 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-11【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:54 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-13【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:58 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-6【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:62 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-3【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:35 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-4【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:45 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-7【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:93 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-10【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:81 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-2【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:65 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
pool-1-thread-5【要消費的產(chǎn)品數(shù)量】:38 【庫存量】:0 暫時不能執(zhí)行生產(chǎn)任務!
以上就是Java實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者的兩種方式分別是什么,小編相信有部分知識點可能是我們?nèi)粘9ぷ鲿姷交蛴玫降摹OM隳芡ㄟ^這篇文章學到更多知識。更多詳情敬請關注億速云行業(yè)資訊頻道。
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