11.9-全栈Java笔记: 线程并发协作(生产者/消费者模式)



多线程环境下，我们经常需要多个线程的并发和协作。这个时候，就需要了解一个重要的多线程并发协作模型“生产者消费者模式”。 

 

什么是生产者？

生产者指的是负责生产数据的模块（这里模块可能是：方法、对象、线程、进程）。

 什么是消费者？

消费者指的是负责处理数据的模块（这里模块可能是：方法、对象、线程、进程）。

什么是缓冲区？

消费者不能直接使用生产者的数据，它们之间有个“缓冲区”。生产者将生产好的数据放入“缓冲区”，消费者从“缓冲区”拿要处理的数据。

图119a

缓冲区是实现并发的核心，缓冲区的设置有3个好处 

1. 实现线程的并发协作

有了缓冲区以后，生产者线程只需要往缓冲区里面放置数据，而不需管消费者消费的情况；同样，消费者只需要从缓冲区拿数据处理即可，也不需管生产者生产的情况。这样，就从逻辑上实现了“生产者线程”和“消费者线程”的分离。

2. 解耦了生产者和消费者

           生产者不需要和消费者直接打交道。

3.  解决忙闲不均，提高效率

生产者生产数据慢时，缓冲区仍有数据，不影响消费者消费；消费者处理数据慢时，生产者仍然可以继续往缓冲区里面放置数据 。        

【示例1】生产者与消费者模式示例

public class   TestProduce {

    public static void   main(String[] args) {

       SyncStack sStack = new   SyncStack();

       Shengchan sc = new   Shengchan(sStack);

       Xiaofei xf = new   Xiaofei(sStack);

       sc.start();

       xf.start();

    }

}

 

class   Mantou {       //馒头

    int id;

    Mantou(int   id){

       this.id=id;

    }

}

 

class   SyncStack {  //缓冲区(相当于：馒头框)

    int index=0;

    Mantou[] ms = new   Mantou[10];

   

    public synchronized void   push(Mantou m){

       while(index==ms.length){

           try {

              this.wait();  

              //wait后，线程会将持有的锁释放。sleep是即使睡着也持有互斥锁。

           } catch   (InterruptedException e) {

              e.printStackTrace();

           }

       }

       this.notify();   //唤醒在当前对象等待池中等待的第一个线程。notifyAll叫醒所有在当前对象等待池中等待的所有线程。

       //如果不唤醒的话。以后这两个线程都会进入等待线程，没有人唤醒。

       ms[index]=m;

       index++;

    }

    public synchronized   Mantou pop(){

       while(index==0){

           try {

              this.wait();

           } catch   (InterruptedException e) {

              e.printStackTrace();

           }

       }

       this.notify();

       index--;

       return ms[index];

    }

}

 

class   Shengchan extends   Thread{ //生产者

    SyncStack ss = null;

   

    public   Shengchan(SyncStack ss) {

       this.ss=ss;

    }

    @Override

    public void   run() {

       for (int i   = 0; i < 20; i++) {

           System.out.println("造馒头："+i);

           Mantou m = new   Mantou(i);

           ss.push(m);

       }

    }

}

 

class   Xiaofei extends Thread{   //消费者

    SyncStack ss = null;

   

    public   Xiaofei(SyncStack ss) {

       this.ss=ss;

    }

    @Override

    public void   run() {

       for (int i   = 0; i < 20; i++) {

           Mantou m = ss.pop();

           System.out.println("吃馒头："+i);

          

       }

    }

老鸟建议

在实际开发中，尤其是“架构设计”中，会大量使用这个模式。 对于初学者了解即可，如果晋升到中高级开发人员，这就是必须掌握的内容。

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「全栈Java笔记」是一部能帮大家从零到一成长为全栈Java工程师系列笔记。笔者江湖人称 Mr. G，10年Java研发经验，曾在神州数码、航天院某所研发中心从事软件设计及研发工作，从小白逐渐做到工程师、高级工程师、架构师。精通Java平台软件开发，精通JAVAEE，熟悉各种流行开发框架。

 笔记包含从浅入深的六大部分：

 A-Java入门阶段

 B-数据库从入门到精通

 C-手刃移动前端和Web前端

 D-J2EE从了解到实战

 E-Java高级框架精解

 F-Linux和Hadoop