前言
在实现生产者消费者问题时，可以采用三种方式：
1.使用Object的wait/notify的消息通知机制；
2.使用Lock的Condition的await/signal的消息通知机制；
3.使用BlockingQueue实现。本文主要将这三种实现方式进行总结归纳。
一.wait/notify实现生产者和消费者模式
public class ProductAndConsumer{
/*
1.生产者不断的向里面加东西
2.消费者不断的取东西
3.生产者发现容器里满了就wait
4.消费者发送容器里没东西了就wait
5.生产者生产东西唤醒消费者
6.消费者消费东西唤醒生产者
7.锁对象要是同一个对象才行*/
public static void main(String[] args){
ProductAndConsumer ps = new ProductAndConsumer();
Resources resources = ps.new Resources(10,new LinkedList());
new Thread(ps.new Producer(resources)).start();
new Thread(ps.new Consumer(resources)).start();
}
class Product{
String name;
public Product(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
//生产者
class Producer implements Runnable{
Resources resources;
@Override
public void run() {
while (true){
String name = (System.currentTimeMillis()+">"+(int)(Math.random()*100))+"号产品";
System.out.println("生产者生产了："+name);
resources.put(new Product(name));
}
}
public Producer(Resources resources) {
this.resources = resources;
}
}
//消费者
class Consumer implements Runnable{
Resources resources;
@Override
public void run() {
while (true){
Product product = resources.pop();
System.out.println("消费者消费了："+product.name);
}
}
public Consumer(Resources resources) {
this.resources = resources;
}
}
class Resources{
int maxLength;
private List productList;
synchronized void put(Product product){
while (productList.size()==maxLength){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
productList.add(product);
this.notifyAll();
}
synchronized Product pop(){
while(productList.isEmpty()){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
Product product = productList.remove(0);
this.notifyAll();
return product;
}
public Resources(int maxLength, List productList) {
this.maxLength = maxLength;
this.productList = productList;
}
}
}
二.使用Lock的Condition的await和signal的方式
Lock&Condition
Lock用于控制多线程对同一状态的顺序访问，保证该状态的连续性。
Condition用于控制多线程之间的、基于该状态的条件等待。
重点：
Condition它更强大的地方在于：能够更加精细的控制多线程的休眠与唤醒。对于同一个锁，我们可以创建多个Condition，在不同的情况下使用不同的Condition。
public class ProductAndConsumerLock {
class Resources{
int maxLength;
private List productList;
ReentrantLock lock;
Condition full;
Condition empty;
void put(Product product){
lock.lock();
while (productList.size()==maxLength){
try {
full.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
productList.add(product);
empty.signalAll();
lock.unlock();
}
Product pop(){
lock.lock();
while(productList.isEmpty()){
try {
empty.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
Product product = productList.remove(0);
full.signalAll();
lock.unlock();
return product;
}
public Resources(int maxLength, List productList, ReentrantLock lock, Condition full, Condition empty) {
this.maxLength = maxLength;
this.productList = productList;
this.lock = lock;
this.full = full;
this.empty = empty;
}
}
public static void main(String[] args) {
ProductAndConsumerLock ps = new ProductAndConsumerLock();
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition full = lock.newCondition();
Condition empty = lock.newCondition();
Resources resources = ps.new Resources(10, new LinkedList(), lock, full,empty);
new Thread(ps.new Producer(resources)).start();
new Thread(ps.new Consumer(resources)).start();
}
}
三.使用BlockingQuene实现
BlockingQueue即阻塞队列，它是基于ReentrantLock，依据它的基本原理，我们可以实现生产者与消费者模式，大致如下图所示：
image
在Java中，BlockingQueue是一个接口，它的实现类有ArrayBlockingQueue、DelayQueue、 LinkedBlockingDeque、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue等，它们的区别主要体现在存储结构上或对元素操作上的不同，但是对于take与put操作的原理，却是类似的。
BlockingQueue的入队和出队的方法有很多，下面是各种方法的区别
1.入队
offer(E e)：如果队列没满，立即返回true； 如果队列满了，立即返回false-->不阻塞
put(E e)：如果队列满了，一直阻塞，直到队列不满了或者线程被中断-->阻塞
offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：在队尾插入一个元素,，如果队列已满，则进入等待。
2.出队
poll()：如果没有元素，直接返回null；如果有元素，出队
take()：如果队列空了，一直阻塞，直到队列不为空或者线程被中断-->阻塞
poll(long timeout, TimeUnit unit)：如果队列不空，出队；如果队列已空且已经超时，返回null；如果队列已空且时间未超时，则进入等待。
在这里，我们使用put和take的方式实现，生产者消费者模式
public class ProductAndConsumerBlockQuene {
public static void main(String[] args){
ProductAndConsumerBlockQuene ps = new ProductAndConsumerBlockQuene();
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue<>(15);
new Thread(ps.new Producer(queue)).start();
new Thread(ps.new Consumer(queue)).start();
}
class Product{
String name;
public Product(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
//生产者
class Producer implements Runnable{
private BlockingQueue queue;
@Override
public void run() {
while (true){
String name = (System.currentTimeMillis()+">"+(int)(Math.random()*100))+"号产品";
System.out.println("生产者生产了："+name);
try {
queue.put(new Product(name));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public Producer(BlockingQueue queue) {
this.queue = queue;
}
}
//消费者
class Consumer implements Runnable{
private BlockingQueue queue;
@Override
public void run() {
while (true){
Product product = null;
try {
product = queue.take();
System.out.println("消费者消费了："+product.name);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public Consumer(BlockingQueue queue) {
this.queue = queue;
}
}
}