生产者消费者
生产者和消费者模式概述
- 概述
生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。
所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：
一类是生产者线程用于生产数据
一类是消费者线程用于消费数据
为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库
生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为
消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为 - Object类的等待和唤醒方法
| 方法名 | 说明 | | —- | —- | | void wait() | 导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法 | | void notify() | 唤醒正在等待对象监视器的单个线程 | | void notifyAll() | 唤醒正在等待对象监视器的所有线程 |
生产者和消费者案例
- 案例需求
- 桌子类(Desk)：定义表示包子数量的变量,定义锁对象变量,定义标记桌子上有无包子的变量
- 生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行
2.如果有包子,就进入等待状态,如果没有包子,继续执行,生产包子
3.生产包子之后,更新桌子上包子状态,唤醒消费者消费包子 - 消费者类(Foodie)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行
2.如果没有包子,就进入等待状态,如果有包子,就消费包子
3.消费包子后,更新桌子上包子状态,唤醒生产者生产包子 - 测试类(Demo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下
创建生产者线程和消费者线程对象
分别开启两个线程
代码实现
```java public class Desk {//定义一个标记 //true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行 //false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行 public static boolean flag = false;
//汉堡包的总数量 public static int count = 10;
//锁对象 public static final Object lock = new Object(); }
public class Cooker extends Thread { // 生产者步骤： // 1，判断桌子上是否有汉堡包 // 如果有就等待，如果没有才生产。 // 2，把汉堡包放在桌子上。 // 3，叫醒等待的消费者开吃。 @Override public void run() { while(true){ synchronized (Desk.lock){ if(Desk.count == 0){ break; }else{ if(!Desk.flag){ //生产 System.out.println(“厨师正在生产汉堡包”); Desk.flag = true; Desk.lock.notifyAll(); }else{ try { Desk.lock.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } } } }
public class Foodie extends Thread { @Override public void run() { // 1，判断桌子上是否有汉堡包。 // 2，如果没有就等待。 // 3，如果有就开吃 // 4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了 // 叫醒等待的生产者继续生产 // 汉堡包的总数量减一
//套路://1. while(true)死循环//2. synchronized 锁,锁对象要唯一//3. 判断,共享数据是否结束. 结束//4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束while(true){synchronized (Desk.lock){if(Desk.count == 0){break;}else{if(Desk.flag){//有System.out.println("吃货在吃汉堡包");Desk.flag = false;Desk.lock.notifyAll();Desk.count--;}else{//没有就等待//使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.try {Desk.lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}}
}
public class Demo { public static void main(String[] args) { /消费者步骤： 1，判断桌子上是否有汉堡包。 2，如果没有就等待。 3，如果有就开吃 4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了 叫醒等待的生产者继续生产 汉堡包的总数量减一/
/*生产者步骤：
1，判断桌子上是否有汉堡包
如果有就等待，如果没有才生产。
2，把汉堡包放在桌子上。
3，叫醒等待的消费者开吃。*/
Foodie f = new Foodie();
Cooker c = new Cooker();
f.start();
c.start();
}
}
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### 生产者和消费者案例优化
- 需求
- 将Desk类中的变量,采用面向对象的方式封装起来
- 生产者和消费者类中构造方法接收Desk类对象,之后在run方法中进行使用
- 创建生产者和消费者线程对象,构造方法中传入Desk类对象
- 开启两个线程
- 代码实现
```java
public class Desk {
//定义一个标记
//true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行
//false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行
//public static boolean flag = false;
private boolean flag;
//汉堡包的总数量
//public static int count = 10;
//以后我们在使用这种必须有默认值的变量
// private int count = 10;
private int count;
//锁对象
//public static final Object lock = new Object();
private final Object lock = new Object();
public Desk() {
this(false,10); // 在空参内部调用带参,对成员变量进行赋值,之后就可以直接使用成员变量了
}
public Desk(boolean flag, int count) {
this.flag = flag;
this.count = count;
}
public boolean isFlag() {
return flag;
}
public void setFlag(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
public int getCount() {
return count;
}
public void setCount(int count) {
this.count = count;
}
public Object getLock() {
return lock;
}
@Override
public String toString() {
return "Desk{" +
"flag=" + flag +
", count=" + count +
", lock=" + lock +
'}';
}
}
public class Cooker extends Thread {
private Desk desk;
public Cooker(Desk desk) {
this.desk = desk;
}
// 生产者步骤：
// 1，判断桌子上是否有汉堡包
// 如果有就等待，如果没有才生产。
// 2，把汉堡包放在桌子上。
// 3，叫醒等待的消费者开吃。
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (desk.getLock()){
if(desk.getCount() == 0){
break;
}else{
//System.out.println("验证一下是否执行了");
if(!desk.isFlag()){
//生产
System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
desk.setFlag(true);
desk.getLock().notifyAll();
}else{
try {
desk.getLock().wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
}
public class Foodie extends Thread {
private Desk desk;
public Foodie(Desk desk) {
this.desk = desk;
}
@Override
public void run() {
// 1，判断桌子上是否有汉堡包。
// 2，如果没有就等待。
// 3，如果有就开吃
// 4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
// 叫醒等待的生产者继续生产
// 汉堡包的总数量减一
//套路:
//1. while(true)死循环
//2. synchronized 锁,锁对象要唯一
//3. 判断,共享数据是否结束. 结束
//4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
while(true){
synchronized (desk.getLock()){
if(desk.getCount() == 0){
break;
}else{
//System.out.println("验证一下是否执行了");
if(desk.isFlag()){
//有
System.out.println("吃货在吃汉堡包");
desk.setFlag(false);
desk.getLock().notifyAll();
desk.setCount(desk.getCount() - 1);
}else{
//没有就等待
//使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
try {
desk.getLock().wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
/*消费者步骤：
1，判断桌子上是否有汉堡包。
2，如果没有就等待。
3，如果有就开吃
4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
叫醒等待的生产者继续生产
汉堡包的总数量减一*/
/*生产者步骤：
1，判断桌子上是否有汉堡包
如果有就等待，如果没有才生产。
2，把汉堡包放在桌子上。
3，叫醒等待的消费者开吃。*/
Desk desk = new Desk();
Foodie f = new Foodie(desk);
Cooker c = new Cooker(desk);
f.start();
c.start();
}
}
3.4阻塞队列基本使用
- 阻塞队列继承结构
- 常见BlockingQueue:
ArrayBlockingQueue: 底层是数组,有界
LinkedBlockingQueue: 底层是链表,无界.但不是真正的无界,最大为int的最大值 - BlockingQueue的核心方法:
put(anObject): 将参数放入队列,如果放不进去会阻塞
take(): 取出第一个数据,取不到会阻塞 代码示例
public class Demo02 { public static void main(String[] args) throws Exception { // 创建阻塞队列的对象,容量为 1 ArrayBlockingQueue<String> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1); // 存储元素 arrayBlockingQueue.put("汉堡包"); // 取元素 System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); // 取不到会阻塞 System.out.println("程序结束了"); } }
3.5阻塞队列实现等待唤醒机制
- 案例需求
- 生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
1.构造方法中接收一个阻塞队列对象
2.在run方法中循环向阻塞队列中添加包子
3.打印添加结果 - 消费者类(Foodie)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
1.构造方法中接收一个阻塞队列对象
2.在run方法中循环获取阻塞队列中的包子
3.打印获取结果 - 测试类(Demo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下
创建阻塞队列对象
创建生产者线程和消费者线程对象,构造方法中传入阻塞队列对象
分别开启两个线程
- 生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
代码实现
```java public class Cooker extends Thread {private ArrayBlockingQueue
bd; public Cooker(ArrayBlockingQueue
bd) { this.bd = bd;} // 生产者步骤： // 1，判断桌子上是否有汉堡包 // 如果有就等待，如果没有才生产。 // 2，把汉堡包放在桌子上。 // 3，叫醒等待的消费者开吃。
@Override public void run() {
while (true) { try { bd.put("汉堡包"); System.out.println("厨师放入一个汉堡包"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }} }
public class Foodie extends Thread {
private ArrayBlockingQueue
public Foodie(ArrayBlockingQueue<String> bd) {
this.bd = bd;
}
@Override
public void run() {
// 1，判断桌子上是否有汉堡包。 // 2，如果没有就等待。 // 3，如果有就开吃 // 4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了 // 叫醒等待的生产者继续生产 // 汉堡包的总数量减一
//套路:
//1. while(true)死循环
//2. synchronized 锁,锁对象要唯一
//3. 判断,共享数据是否结束. 结束
//4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
while (true) {
try {
String take = bd.take();
System.out.println("吃货将" + take + "拿出来吃了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
ArrayBlockingQueue
Foodie f = new Foodie(bd);
Cooker c = new Cooker(bd);
f.start();
c.start();
}
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