java设计模式之生产者/消费者模式

Posted 2020-09-13 寻的足迹

什么是生产者/消费者模式？

某个模块负责产生数据，这些数据由另一个模块来负责处理（此处的模块是广义的，可以是类、函数、线程、进程等）。产生数据的模块，就形象地称为生产者；而处理数据的模块，就称为消费者。在生产者与消费者之间在加个缓冲区，我们形象的称之为仓库，生产者负责往仓库了进商品，而消费者负责从仓库里拿商品，这就构成了生产者消费者模式。结构图如下：

生产者消费者模式有如下几个优点：

1、解耦

　  由于有缓冲区的存在，生产者和消费者之间不直接依赖，耦合度降低。

2、支持并发

　  由于生产者与消费者是两个独立的并发体，他们之间是用缓冲区作为桥梁连接，生产者只需要往缓冲区里丢数据，就可以继续生产下一个数据，而消费者只需要从缓冲区了拿数据即可，这样就不会因为彼此的处理速度而发生阻塞。

3、支持忙闲不均

    缓冲区还有另一个好处。如果制造数据的速度时快时慢，缓冲区的好处就体现出来 了。当数据制造快的时候，消费者来不及处理，未处理的数据可以暂时存在缓冲区中。 等生产者的制造速度慢下来，消费者再慢慢处理掉。

 

生产者-消费者模型准确说应该是“生产者-仓储-消费者”模型，这样的模型遵循如下的规则：

1、生产者仅仅在仓储未满时候生产，仓满则停止生产。
2、消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费，仓空则等待。
3、当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。
4、生产者在生产出可消费产品时候，应该通知等待的消费者去消费

 此模型将要结合java.lang.Object的wait与notify、notifyAll方法来实现以上的需求。实例代码如下：

创建所谓的“仓库”，此类是（本质上：共同访问的）共享数据区域

//此类是（本质上：共同访问的）共享数据区域
public class SyncStack {
    
    private String[]  str = new String[10];
    
    private int index;
    
    //供生产者调用
    public synchronized void push(String sst){
        if(index == sst.length()){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.notify();//唤醒在此对象监视器上等待的单个线程 
        str[index] = sst;
        index++;
    }
    
    //供消费者调用  
    public synchronized String pop(){
        if(index == 0){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.notify();
        index--;
        String product = str[index];
        return product;
        
    }
    
    //就是定义一个返回值为数组的方法,返回的是一个String[]引用  
    public String[] pro(){
        return str;
    }
}

创建生产者：

public class Producter implements Runnable {
    
    private SyncStack stack;
    
    public Producter(SyncStack stack){
        this.stack = stack;
    }
    
    public void run(){
        for(int i = 0;i<stack.pro().length;i++){
            String producter = "产品" + i;
            stack.push(producter);
            System.out.println("生产了：" + producter);
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            
        }
    }
}

创建消费者：

public class Consumer implements Runnable {
    
    private SyncStack stack;
    
    public Consumer(SyncStack stack){
        this.stack = stack;
    }
    public void run(){
        for(int i=0;i<stack.pro().length;i++){
            String consumer = stack.pop();
            System.out.println("消费了：" + consumer );
            
            try {
                Thread.sleep(400);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

测试类：

public class TestDeam {

    public static void main(String[] args) {
        SyncStack stack = new SyncStack();  
        Consumer p = new Consumer(stack);  
        Producter c = new Producter(stack);  
             
        new Thread(p).start();  
        new Thread(c).start(); 

    }
}

测试结果：

生产了:产品0
消费了：产品0
生产了:产品1
生产了:产品2
消费了：产品2
生产了:产品3
消费了：产品3
生产了:产品4
生产了:产品5
生产了:产品6
消费了：产品5
生产了:产品7
消费了：产品6
消费了：产品7
生产了:产品8
生产了:产品9
消费了：产品8
消费了：产品9
消费了：产品4
消费了：产品1