生产者和消费者模式
是一个经典的多线程设计模式,生产者和消费者在同一时间段内共用同一个存储空间,生产者往存储空间中添加产品,消费者从存储空间中取走产品,当存储空间为空时,消费者阻塞,当存储空间满时,生产者阻塞。
1)容器中数据状态的一致性:当一个consumer执行了take()方法之后,此时容器为空,但是还没来得及更新容器的size,那么另外一个consumer来了之后以为size不等于0,那么继续执行take(),从而造成了了状态的不一致性
2)为了保证当容器里面没有数据的时候,消费者不会继续take,此时消费者释放锁,处于阻塞状态;并且一旦生产者添加了一条数据之后,此时重新唤醒消费者,消费者重新获取到容器的锁,继续执行take();
3)当容器里面满的时候,生产者也不会继续put, 此时生产者释放锁,处于阻塞状态;一旦消费者take了一条数据,此时应该唤醒生产者重新获取到容器的锁,继续put.
所以对于该容器的任何访问都需要进行同步,也就是说在获取容器的数据之前,需要先获取到容器的锁。
而这里对于容器状态的同步可以参考如下几种方法:
Object的wait() / notify()方法
Semaphore的acquire()/release()方法
BlockingQueue阻塞队列方法
Lock和Condition的await() / signal()方法
PipedInputStream/ PipedOutputStream
要构建一个生产者消费者模式,那么首先就需要构建一个固定大小的缓冲区,并且该缓冲区具有可阻塞的put方法和take方法
1.相关知识
2.设计模型
3.模式实现
(1)仓库类
public class Warehouse {
LinkedList<Object>list=new LinkedList();
private static final int Max_Con=100;
//向仓库储存产品
public synchronized void store(String product){
//仓库已满,等待消费
while (list.size()>=Max_Con){
try {
this.wait();//wait/notify需要在同步代码块中,通过锁对象调用
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"+++++++++++存储了:"+product);
list.offer(product);//把产品存到后面
//通知消费者消费
this.notify();
}
//从仓库中取产品
public synchronized void take(){
//仓库已空,等待生产
while (list.size()<=0){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
Object product=list.poll();//取前面的产品
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----消费了:"+product);
this.notify();
}
}
(2)生产者线程类
public class ProducerThread extends Thread{
private Warehouse sto;
public ProducerThread(Warehouse sto) {
this.sto = sto;
}
@Override
public void run() {
//每天工作30天,每天存一次
for (int i = 0; i < 30; i++) {
String product="产品编号"+new Random().nextInt(100);
sto.store(product);
}
}
}
(3)消费者线程类
public class ConsumerThread extends Thread{
private Warehouse sto;
public ConsumerThread(Warehouse sto) {
this.sto = sto;
}
@Override
public void run() {
//从仓库取东西
for (int i = 0; i < 30; i++) {
sto.take();
}
}
}
(3)测试类
public class test {
public static void main(String[] args) {
//先创建仓库
Warehouse sto=new Warehouse();
//创建三个生产者线程模拟三个人
ProducerThread p1=new ProducerThread(sto);
ProducerThread p2=new ProducerThread(sto);
ProducerThread p3=new ProducerThread(sto);
p1.setName("生产者一号");
p2.setName("生产者二号");
p3.setName("生产者三号");
p1.start();
p2.start();
p3.start();
//创建三个消费者
ConsumerThread c1=new ConsumerThread(sto);
ConsumerThread c2=new ConsumerThread(sto);
ConsumerThread c3=new ConsumerThread(sto);
c1.setName("消费者一号");
c2.setName("消费者二号");
c3.setName("消费者二号");
c1.start();
c2.start();
c3.start();
}
}
运行结果:
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号99
消费者二号----消费了:产品编号99
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号96
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号29
消费者二号----消费了:产品编号96
消费者二号----消费了:产品编号29
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号74
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号28
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号24
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号25
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号16
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号8
消费者二号----消费了:产品编号74
消费者二号----消费了:产品编号28
消费者二号----消费了:产品编号24
消费者二号----消费了:产品编号25
消费者二号----消费了:产品编号16
消费者二号----消费了:产品编号8
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号43
消费者二号----消费了:产品编号43
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号97
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号24
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号43
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号83
消费者一号----消费了:产品编号97
消费者一号----消费了:产品编号24
消费者一号----消费了:产品编号43
消费者一号----消费了:产品编号83
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号52
消费者二号----消费了:产品编号52
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号32
消费者一号----消费了:产品编号32
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号90
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号27
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号8
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号16
消费者二号----消费了:产品编号90
消费者二号----消费了:产品编号27
消费者二号----消费了:产品编号8
消费者二号----消费了:产品编号16
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号80
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号19
消费者一号----消费了:产品编号80
消费者一号----消费了:产品编号19
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号92
消费者二号----消费了:产品编号92
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号73
消费者一号----消费了:产品编号73
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号78
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号82
消费者二号----消费了:产品编号78
消费者二号----消费了:产品编号82
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号19
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号48
消费者一号----消费了:产品编号19
消费者一号----消费了:产品编号48
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号58
消费者二号----消费了:产品编号58
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号93
消费者一号----消费了:产品编号93
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号30
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号24
消费者二号----消费了:产品编号30
消费者二号----消费了:产品编号24
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号40
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号62
消费者一号----消费了:产品编号40
消费者一号----消费了:产品编号62
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号42
消费者二号----消费了:产品编号42
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号76
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号70
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号49
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号37
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号84
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号34
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号68
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号35
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号89
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号6
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号59
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号13
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号52
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号58
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号85
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号2
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号38
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号41
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号69
消费者一号----消费了:产品编号76
消费者一号----消费了:产品编号70
消费者一号----消费了:产品编号49
消费者一号----消费了:产品编号37
消费者一号----消费了:产品编号84
消费者一号----消费了:产品编号34
消费者一号----消费了:产品编号68
消费者一号----消费了:产品编号35
消费者一号----消费了:产品编号89
消费者一号----消费了:产品编号6
消费者一号----消费了:产品编号59
消费者一号----消费了:产品编号13
消费者一号----消费了:产品编号52
消费者一号----消费了:产品编号58
消费者一号----消费了:产品编号85
消费者一号----消费了:产品编号2
消费者一号----消费了:产品编号38
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号26
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号18
消费者二号----消费了:产品编号41
消费者二号----消费了:产品编号69
消费者二号----消费了:产品编号26
消费者二号----消费了:产品编号18
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号55
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号69
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号12
消费者二号----消费了:产品编号55
消费者二号----消费了:产品编号69
消费者二号----消费了:产品编号12
生产者一号+++++++++++存储了:产品编号53
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号16
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号5
消费者二号----消费了:产品编号53
消费者二号----消费了:产品编号16
消费者二号----消费了:产品编号5
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号87
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号70
消费者二号----消费了:产品编号87
消费者二号----消费了:产品编号70
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号17
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号90
消费者二号----消费了:产品编号17
消费者二号----消费了:产品编号90
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号48
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号14
消费者二号----消费了:产品编号48
消费者二号----消费了:产品编号14
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号67
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号95
消费者二号----消费了:产品编号67
消费者二号----消费了:产品编号95
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号20
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号64
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号53
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号43
消费者二号----消费了:产品编号20
消费者二号----消费了:产品编号64
消费者二号----消费了:产品编号53
消费者二号----消费了:产品编号43
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号10
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号59
消费者二号----消费了:产品编号10
消费者二号----消费了:产品编号59
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号69
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号89
消费者二号----消费了:产品编号69
消费者二号----消费了:产品编号89
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号61
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号6
消费者二号----消费了:产品编号61
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号76
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号30
消费者二号----消费了:产品编号6
消费者二号----消费了:产品编号76
消费者二号----消费了:产品编号30
生产者二号+++++++++++存储了:产品编号32
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号96
消费者二号----消费了:产品编号32
消费者二号----消费了:产品编号96
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号68
消费者二号----消费了:产品编号68
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号96
消费者二号----消费了:产品编号96
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号15
消费者二号----消费了:产品编号15
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号54
消费者二号----消费了:产品编号54
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号30
消费者二号----消费了:产品编号30
生产者三号+++++++++++存储了:产品编号75
消费者二号----消费了:产品编号75