生产者和消费者模型
Posted weixuqin
tags:
篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了生产者和消费者模型相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
生产者和消费者模型
1. 什么是生产者和消费者模型
生产者消费者模型具体来讲,就是在一个系统中,存在生产者和消费者两种角色,他们通过内存缓冲区进行通信,生产者生产消费者需要的资料,消费者把资料做成产品。
再具体一点:
- 生产者生产数据到缓冲区中,消费者从缓冲区中取数据。
- 如果缓冲区已经满了,则生产者线程阻塞。
- 如果缓冲区为空,那么消费者线程阻塞。
2. 如何实现
实现生产者消费者模型有两种方式:
- 采用 wait—notify 方式实现生产者消费者模型(注意这里需要加同步锁 synchronized)
- 采用 阻塞队列 方式实现生产者消费者模式
3. wait-notify 方式
实现过程并不复杂,直接上代码:
这里设置了生产者生产速度大于消费者消费速度(通过 sleep()
方法实现)。
缓冲区 BufferArea.java
:
public class BufferArea
// 当前资源数量的计数值
private int currNum = 0;
// 资源池中允许存放的资源数目
private int maxSize = 10;
/**
* 从资源池中取走资源
*/
public synchronized void get()
if (currNum > 0)
currNum--;
System.out.println("Cosumer_" + Thread.currentThread().getName() + "消耗一件资源," + "当前缓冲区有" + currNum + "个");
// 通知生产者生产资源
notifyAll();
else
try
// 如果没有资源,则 Cosumer_ 进入等待状态
System.out.println("Cosumer_" + Thread.currentThread().getName() + ": 当前缓冲区资源不足,进入等待状态");
wait();
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
/**
* 向缓冲区中添加资源
*/
public synchronized void put()
// 若当前缓冲区内的资源计数小于最大 size 数,才加
if (currNum < maxSize)
currNum++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产一件资源,当前资源池有" + currNum + "个");
// 通知等待的消费者
notifyAll();
else
// 若当前缓冲区的资源计数大于最大 size 数,则等待
try
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程进入等待 << 当前缓冲区的资源计数大于最大 size 数");
// 生产者进入等待状态,并释放锁
wait();
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
生产者 Producer.java
:
public class Producer extends Thread
private BlockQueueBufferArea mBufferArea;
public Producer(BlockQueueBufferArea bufferArea)
this.mBufferArea = bufferArea;
setName("Producer_" + getName());
@Override
public void run()
// 不断的生产资源
while (true)
sleepSomeTime();
mBufferArea.put();
private void sleepSomeTime()
try
Thread.sleep(200);
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
消费者 Consumer
:
public class Consumer extends Thread
private BlockQueueBufferArea mBufferArea;
public Consumer(BlockQueueBufferArea bufferArea)
this.mBufferArea = bufferArea;
setName("Consumer_" + getName());
@Override
public void run()
// 不断的取出资源
while (true)
sleepSomeTime();
mBufferArea.get();
private void sleepSomeTime()
try
Thread.sleep(3000);
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
测试 Test.java
:
public class Test
public static void main(String[] args)
BlockQueueBufferArea bufferArea = new BlockQueueBufferArea();
Consumer consumer1 = new Consumer(bufferArea);
Consumer consumer2 = new Consumer(bufferArea);
Consumer consumer3 = new Consumer(bufferArea);
Producer producer1 = new Producer(bufferArea);
Producer producer2 = new Producer(bufferArea);
Producer producer3 = new Producer(bufferArea);
consumer1.start();
consumer2.start();
consumer3.start();
producer1.start();
producer2.start();
producer3.start();
打印结果如下:
ProducerThread-5生产一件资源,当前资源池有1个
ProducerThread-4生产一件资源,当前资源池有2个
ProducerThread-3生产一件资源,当前资源池有3个
ProducerThread-5生产一件资源,当前资源池有4个
ProducerThread-4生产一件资源,当前资源池有5个
ProducerThread-3生产一件资源,当前资源池有6个
ProducerThread-5生产一件资源,当前资源池有7个
ProducerThread-4生产一件资源,当前资源池有8个
ProducerThread-3生产一件资源,当前资源池有9个
ProducerThread-3生产一件资源,当前资源池有10个
ProducerThread-4线程进入等待 << 当前缓冲区的资源计数大于最大 size 数
ProducerThread-5线程进入等待 << 当前缓冲区的资源计数大于最大 size 数
ProducerThread-3线程进入等待 << 当前缓冲区的资源计数大于最大 size 数
>> 注释:3个生产者线程生产满了10个(maxSize)产品,然后就都进入了等待
Cosumer_Consumer_Thread-0消耗一件资源,当前缓冲区有9个
Cosumer_Consumer_Thread-1消耗一件资源,当前缓冲区有8个
Cosumer_Consumer_Thread-2消耗一件资源,当前缓冲区有7个
>> 注释:3个消费者消费了3个产品
ProducerThread-3生产一件资源,当前资源池有8个
ProducerThread-5生产一件资源,当前资源池有9个
ProducerThread-4生产一件资源,当前资源池有10个
>> 注释:生产者立马又生产3个
...
>> 然后一直循环往复这个过程
4. 阻塞队列方式
阻塞队列的特点:
- 当队列元素已满的时候,阻塞插入操作
- 当队列元素为空的时候,阻塞获取操作
不同的阻塞队列:
ArrayBlockingQueue 与 LinkedBlockingQueue 都是支持 FIFO (先进先出),但是 LinkedBlockingQueue 是无界的,而ArrayBlockingQueue 是有界的。
这里我们采用无界阻塞队列来演示生产者消费者模式。
演示
还是设置生产者生产速度大于消费者消费速度(通过 sleep()
方法实现)
缓冲区 BlockQueueBufferArea.java
:
public class BlockQueueBufferArea
BlockingQueue<Integer> mProductPoll = new LinkedBlockingQueue(10);
public void put()
try
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "产品池被放入了一个资源");
mProductPoll.put(1);
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
public void get()
try
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "产品池被取走了一个资源");
mProductPoll.take();
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
生产者 Producer.java
:
public class Producer extends Thread
private BlockQueueBufferArea mBufferArea;
public Producer(BlockQueueBufferArea bufferArea)
this.mBufferArea = bufferArea;
setName("Producer_" + getName());
@Override
public void run()
// 不断的生产资源
while (true)
sleepSomeTime();
mBufferArea.put();
private void sleepSomeTime()
try
Thread.sleep(200);
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
消费者 Consumer.java
:
public class Consumer extends Thread
private BlockQueueBufferArea mBufferArea;
public Consumer(BlockQueueBufferArea bufferArea)
this.mBufferArea = bufferArea;
setName("Consumer_" + getName());
@Override
public void run()
// 不断的取出资源
while (true)
sleepSomeTime();
mBufferArea.get();
private void sleepSomeTime()
try
Thread.sleep(3000);
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
测试 Test.java
:
public class Test
public static void main(String[] args)
BlockQueueBufferArea bufferArea = new BlockQueueBufferArea();
Consumer consumer1 = new Consumer(bufferArea);
Consumer consumer2 = new Consumer(bufferArea);
Consumer consumer3 = new Consumer(bufferArea);
Producer producer1 = new Producer(bufferArea);
Producer producer2 = new Producer(bufferArea);
Producer producer3 = new Producer(bufferArea);
consumer1.start();
consumer2.start();
consumer3.start();
producer1.start();
producer2.start();
producer3.start();
打印结果如下:
Producer_Thread-5产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-4产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-3产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-3产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-4产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-5产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-3产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-4产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-5产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-3产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-4产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-5产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-3产品池被放入了一个资源
Consumer_Thread-0产品池被取走了一个资源
Consumer_Thread-1产品池被取走了一个资源
Consumer_Thread-2产品池被取走了一个资源
Producer_Thread-4产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-5产品池被放入了一个资源
Producer_Thread-3产品池被放入了一个资源
5. 参考
以上是关于生产者和消费者模型的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章