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多线程（3）--生产者消费者模式/阻塞队列

2022-01-25 21:30:20 作者：互联网

1生产者消费者模式

1.1 生产者和消费者模式概述

生产者和消费者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。

所谓生产者消费者的问题，实际上主要包含了两类线程：

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，通常会采用共享数据区域，就像一个仓库。

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行为。

消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不要关心生产者的行为。

1.2 Object类的等待和唤醒方法

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。

1.3 生产者和消费者案例（基础）

（1）案件（一）：

public class Box {
    private  int milk;
    private boolean state =false;
    //生产牛奶
    public synchronized void put(int milk){
        //表示有牛奶,等待消费。
        if(state) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //表示没有牛奶，就生产牛奶。
           this.milk = milk;
           System.out.println("送奶工将第" + this.milk + "瓶牛奶放入奶箱");
       //生产完毕之后，修改奶箱状态
        state =true;
        notifyAll();
       }
   public synchronized void get(){
        //如果没有就等待生产
        if(!state) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果有牛奶就消费
        System.out.println("用户拿到第" + this.milk + "瓶奶");
        //修改奶箱状态，表示没有牛奶了
        state =false;
        notifyAll();
        }
}

public class Customer implements Runnable{
    private Box b;
    public Customer(Box b) {
     this.b=b;
    }
     @Override
    public void run() {
        while(true){
            b.get();
            }
    }
}

public class Producer implements Runnable{
    private Box b;
    public Producer(Box b) {
        this.b=b;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            b.put(i);
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Box b =new Box();
        Producer p =new Producer(b);
        Customer c = new Customer(b);
        Thread t1 =new Thread(p);
        Thread t2 =new Thread(c);
        t1.start();
        t2.start();
    }
        }

ps:wait和notify方法使用必须要有锁对象，故应该在同步方法里面使用

（2）案件（二）：

public class Customer extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (Desk.lock) {
                if (Desk.cake == 0) {
                    break;
                } else {
                    if (!Desk.state) {
                        try {
                            Desk.lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("顾客正在吃蛋糕");
                    Desk.state = false;
                    Desk.lock.notifyAll();
                }
            }
        }
    }
}

public class Producer extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (Desk.lock) {
                if (Desk.cake == 0) {
                    break;
                } else {
                    if (Desk.state) {
                        try {
                            Desk.lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("厨师正在生产汉堡");
                    Desk.cake--;
                    Desk.state = true;
                    Desk.lock.notifyAll();
                }

            }
        }
    }
}

public class Desk {
    public  static int cake=10;
    public static boolean state =false;
    public static final Object lock =new Object();
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Customer c = new Customer();
        Producer p = new Producer();
        c.start();
        p.start();
    }
}

2 阻塞队列基本应用

2.1阻塞队列的基本使用

☆ 阻塞队列继承结构：

☆常见BlockingQueue的实例类：

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

ps：每一层的继承都是有用的，每一层都有自己独特的方法可以用

☆BlockingQueue的核心方法

put（Object）：将参数放入队列，如果放不去会阻塞。

take（）：取出第一个数据，取不到也会阻塞。

public class A {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建一个阻塞队列的对象，容量为1.
        ArrayBlockingQueue<String> s=new ArrayBlockingQueue<String>(1);
        s.put("蛋糕");
        System.out.println(s.take());
        System.out.println(s.take());
        System.out.println("程序结束");
    }
}
程序都取完数据了，再取造成了阻塞

☆利用阻塞队列实现等待唤醒机制

public class Cooker extends Thread{
   private ArrayBlockingQueue<String> bd;
   public Cooker(ArrayBlockingQueue<String> bd) {
       this.bd=bd;
   }
    @Override
    public void run() {
        while(true) {
            try {
                bd.put("蛋糕");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class Foodie extends Thread{
    private ArrayBlockingQueue<String> bd;
    public Foodie(ArrayBlockingQueue<String> bd){
        this.bd=bd;
    }
    @Override
    public void run() {
     while(true){
         try {
             String take = bd.take();
             System.out.println(take);
         } catch (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
         }

     }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayBlockingQueue<String> bd =new ArrayBlockingQueue<>(2);
        Cooker c =new Cooker(bd);
        Foodie f =new Foodie(bd);
        c.start();
        f.start();
    }
}
ps：此代码运行下去会一直循环输出蛋糕，输出次数和阻塞队列容量无关。