Java里的生产者-消费者模型(Producer and Consumer Pattern in Java)
生产者-消费者模型是多线程问题里面的经典问题,也是面试的常见问题。有如下几个常见的实现方法:
1. wait()/notify()
2. lock & condition
3. BlockingQueue
下面来逐一分析。
1. wait()/notify()
第一种实现,利用根类Object的两个方法wait()/notify(),来停止或者唤醒线程的执行;这也是最原始的实现。
public class WaitNotifyBroker<T> implements Broker<T> { private final Object[] items; private int takeIndex;
private int putIndex;
private int count; public WaitNotifyBroker(int capacity) {
this.items = new Object[capacity];
} @SuppressWarnings("unchecked")
@Override
public T take() {
T tmpObj = null;
try {
synchronized (items) {
while (0 == count) {
items.wait();
}
tmpObj = (T) items[takeIndex];
if (++takeIndex == items.length) {
takeIndex = 0;
}
count--;
items.notify();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} return tmpObj;
} @Override
public void put(T obj) {
try {
synchronized (items) {
while (items.length == count) {
items.wait();
} items[putIndex] = obj;
if (++putIndex == items.length) {
putIndex = 0;
}
count++;
items.notify();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} } }
这里利用Array构造一个Buffer去存取数据,并利用count, putIndex和takeIndex来保证First-In-First-Out。
如果利用LinkedList来代替Array,相对来说会稍微简单些。
LinkedList的实现,可以参考《Java 7 Concurrency Cookbook》第2章wait/notify。
2. lock & condition
lock & condition,实际上也实现了类似synchronized和wait()/notify()的功能,但在加锁和解锁、暂停和唤醒方面,更加细腻和可控。
在JDK的BlockingQueue的默认实现里,也是利用了lock & condition。此文也详细介绍了怎么利用lock&condition写BlockingQueue,这里换LinkedList再实现一次:
public class LockConditionBroker<T> implements Broker<T> { private final ReentrantLock lock;
private final Condition notFull;
private final Condition notEmpty;
private final int capacity;
private LinkedList<T> items; public LockConditionBroker(int capacity) {
this.lock = new ReentrantLock();
this.notFull = lock.newCondition();
this.notEmpty = lock.newCondition();
this.capacity = capacity; items = new LinkedList<T>();
} @Override
public T take() {
T tmpObj = null;
lock.lock();
try {
while (items.size() == 0) {
notEmpty.await();
} tmpObj = items.poll();
notFull.signalAll(); } catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
return tmpObj;
} @Override
public void put(T obj) {
lock.lock();
try {
while (items.size() == capacity) {
notFull.await();
} items.offer(obj);
notEmpty.signalAll(); } catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
} }
}
3. BlockingQueue
最后这种方法,也是最简单最值得推荐的。利用并发包提供的工具:阻塞队列,将阻塞的逻辑交给BlockingQueue。
实际上,上述1和2的方法实现的Broker类,也可以视为一种简单的阻塞队列,不过没有标准包那么完善。
public class BlockingQueueBroker<T> implements Broker<T> { private final BlockingQueue<T> queue; public BlockingQueueBroker() {
this.queue = new LinkedBlockingQueue<T>();
} @Override
public T take() {
try {
return queue.take();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} return null;
} @Override
public void put(T obj) {
try {
queue.put(obj);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} }
我们的队列封装了标注包里的LinkedBlockingQueue,十分简单高效。
接下来,就是一个1P2C的例子:
public interface Broker<T> { T take(); void put(T obj); } public class Producer implements Runnable { private final Broker<Integer> broker;
private final String name; public Producer(Broker<Integer> broker, String name) {
this.broker = broker;
this.name = name;
} @Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
broker.put(i);
System.out.format("%s produced: %s%n", name, i);
Thread.sleep(1000);
}
broker.put(-1);
System.out.println("produced termination signal");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
return;
} } } public class Consumer implements Runnable { private final Broker<Integer> broker;
private final String name; public Consumer(Broker<Integer> broker, String name) {
this.broker = broker;
this.name = name;
} @Override
public void run() {
try {
for (Integer message = broker.take(); message != -1; message = broker.take()) {
System.out.format("%s consumed: %s%n", name, message);
Thread.sleep(1000);
}
System.out.println("received termination signal");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
return;
} } } public class Main { public static void main(String[] args) {
Broker<Integer> broker = new WaitNotifyBroker<Integer>(5);
// Broker<Integer> broker = new LockConditionBroker<Integer>(5);
// Broker<Integer> broker = new BlockingQueueBroker<Integer>(); new Thread(new Producer(broker, "prod 1")).start();
new Thread(new Consumer(broker, "cons 1")).start();
new Thread(new Consumer(broker, "cons 2")).start(); } }
除了上述的方法,其实还有很多第三方的并发包可以解决这个问题。例如LMAX Disruptor和Chronicle等
本文完。
参考:
《Java 7 Concurrency Cookbook》
Java里的生产者-消费者模型(Producer and Consumer Pattern in Java)的更多相关文章
- 第23章 java线程通信——生产者/消费者模型案例
第23章 java线程通信--生产者/消费者模型案例 1.案例: package com.rocco; /** * 生产者消费者问题,涉及到几个类 * 第一,这个问题本身就是一个类,即主类 * 第二, ...
- 生产者和消费者模型producer and consumer(单线程下实现高并发)
#1.生产者和消费者模型producer and consumer modelimport timedef producer(): ret = [] for i in range(2): time.s ...
- Java实现多线程生产者消费者模型及优化方案
生产者-消费者模型是进程间通信的重要内容之一.其原理十分简单,但自己用语言实现往往会出现很多的问题,下面我们用一系列代码来展现在编码中容易出现的问题以及最优解决方案. /* 单生产者.单消费者生产烤鸭 ...
- java并发之生产者消费者模型
生产者和消费者模型是操作系统中经典的同步问题.该问题最早由Dijkstra提出,用以演示它提出的信号量机制. 经典的生产者和消费者模型的描写叙述是:有一群生产者进程在生产产品.并将这些产品提供给消费者 ...
- java多线程之生产者消费者模型
public class ThreadCommunication{ public static void main(String[] args) { Queue q = new Queue();//创 ...
- java多线程解决生产者消费者问题
import java.util.ArrayList; import java.util.List; /** * Created by ccc on 16-4-27. */ public class ...
- 如何在 Java 中正确使用 wait, notify 和 notifyAll – 以生产者消费者模型为例
wait, notify 和 notifyAll,这些在多线程中被经常用到的保留关键字,在实际开发的时候很多时候却并没有被大家重视.本文对这些关键字的使用进行了描述. 在 Java 中可以用 wait ...
- java多线程:线程间通信——生产者消费者模型
一.背景 && 定义 多线程环境下,只要有并发问题,就要保证数据的安全性,一般指的是通过 synchronized 来进行同步. 另一个问题是,多个线程之间如何协作呢? 我们看一个仓库 ...
- Java多线程14:生产者/消费者模型
什么是生产者/消费者模型 一种重要的模型,基于等待/通知机制.生产者/消费者模型描述的是有一块缓冲区作为仓库,生产者可将产品放入仓库,消费者可以从仓库中取出产品,生产者/消费者模型关注的是以下几个点: ...
随机推荐
- 一起谈谈MD5加密算法
MD5是一个安全的散列算法,输入两个不同的明文不会得到相同的输出值,根据输出值,不能得到原始的明文,即其过程不可逆:所以要解密MD5没有现成的算法,只能用穷举法,把可能出现的明文,用MD5算法散列之后 ...
- 解决Visual C++ Redistributable for Visual Studio 2015的安装问题
1. Visual C++ Redistributable for Visual Studio 2015系统要求:Windows 7情况下必须是Windows 7 with SP1.或者Windows ...
- JQuery实现一个简单的鼠标跟随提示效果
效果体验:http://hovertree.com/texiao/jsstudy/2/ 实现思路 1 鼠标移入标题(这里是<a>标签) 创建一个div,div的内容为鼠标位置的文本 将创建 ...
- 利用Civil 3D API更改曲面的样式
如果你需要更改曲面的样式,比如更改等高线的颜色等等,在Civil 3D中,你可以通过在toolspace中选中曲面,然后点右键选择“Edit surface style…”然后切换到“Display” ...
- android FrameLayout详解
首先看演示: FrameLayout框架布局是最简单的布局形式.所有添加到这个布局中的视图都以层叠的方式显示.第一个添加的控件被放在最底层,最后一个添加到框架布局中的视图显示在最顶层,上一层的控件会覆 ...
- IOS开发基础知识--碎片19
1:键盘事件顺序 UIKeyboardWillShowNotification // 键盘显示之前 UIKeyboardDidShowNotification // 键盘显示完成后 UIKeyboar ...
- iOS 系统根据导航栏和状态栏自动修改布局
问题 条件:1.有一个全屏大小的带导航的controller 2.隐藏导航栏,最顶上还会留出状态栏的位置,而不是全屏显示 解决方法 self.automaticallyAdjustsScrollVie ...
- iOS开发之XCode设置--消除AFN的警告
本篇是直接拷贝别人的博文,地址:http://blog.csdn.net/liyiyismile/article/details/50434844 在项目开发中导入第三方sdk后会提示很多这样的错误: ...
- [AlwaysOn Availability Groups]排查:AG超过RPO
排查:AG超过RPO 在异步提交的secondary上执行了切换,你可能会发现数据的丢失大于RPO,或者在计算可以忍受的数据都是超过了RPO. 1.通常原因 1.网络延迟太高,网络吞吐量太低,导致Pr ...
- 关于一个sql的优化分析
应用这边新上线了一个查询,正在跑,让我看下状态以及分析下能不能再快点. 如下sql: SELECT x.order_no , order_date+7/24 AS order_date, addres ...