JUC并发编程 多线程设计模式 -- 异步模式之生产者/消费者

Posted 2021-09-19 Z && Y

1. 异步模式之生产者/消费者

要点:

• 与前面的保护性暂停中的 GuardObject 不同，不需要产生结果和消费结果的线程一一对应
• 消费队列可以用来平衡生产和消费的线程资源
• 生产者仅负责产生结果数据，不关心数据该如何处理，而消费者专心处理结果数据
• 消息队列是有容量限制的，满时不会再加入数据，空时不会再消耗数据
• JDK 中各种阻塞队列，采用的就是这种模式
  

保护性暂停模式在产生数据后，可以很快的获取到数据。而生产者/消费者模式在产生数据后，会把数据存放到消息队列，不一定能够及时的拿到数据，所以说生产者/消费者模式是异步的模式。

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2. 生产者/消费者模式代码实现

消息类:

final class Message {
    private final int id;
    private final Object value;

    public Message(int id, Object value) {
        this.id = id;
        this.value = value;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public Object getValue() {
        return value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Message{" +
                "id=" + id +
                ", value=" + value +
                '}';
    }
}

消息队列类:

// 消息队列类 ， java 线程之间通信
@Slf4j(topic = "c.MessageQueue")
class MessageQueue {
    // 消息的队列集合
    private final LinkedList<Message> list = new LinkedList<>();
    // 队列容量
    private final int capacity;

    public MessageQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
    }

    // 获取消息
    public Message take() {
        // 检查队列是否为空
        synchronized (list) {
            while (list.isEmpty()) {
                try {
                    log.debug("队列为空, 消费者线程等待");
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 从队列头部获取消息并返回
            Message message = list.removeFirst();
            log.debug("已消费消息 {}", message);
		   // 获取消息后就会唤醒所有等待的线程
            list.notifyAll();
            return message;
        }
    }

    // 存入消息
    public void put(Message message) {
        synchronized (list) {
            // 检查对象是否已满
            while (list.size() == capacity) {
                try {
                    log.debug("队列已满, 生产者线程等待");
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 将消息加入队列尾部
            list.addLast(message);
            log.debug("已生产消息 {}", message);
            // 加入消息后就会唤醒所有等待的线程
            list.notifyAll();
        }
    }
}

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3. 生产者/消费者模式代码测试

测试代码:

@Slf4j(topic = "c.Test21")
public class Test21 {
    public static void main(String[] args) {
        MessageQueue queue = new MessageQueue(2);

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            // lamda表达式要求引用外部的变量必须是final
            int id = i;
            new Thread(() -> {
                queue.put(new Message(id, "值" + id));
            }, "生产者" + i).start();
        }

        new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    // 每隔1s消费一次
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                queue.take();
            }
        }, "消费者").start();
    }
}

测试结果:

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