生产消费者模式实现方式和线程安全问题代码示例
生产者消费者模式的几种实现方式
拿我们生活中的例子来说，工厂生产出来的产品总是要输出到外面使用的，这就是生产与消费的概念。
在我们实际的软件开发过程中，经常会碰到如下场景：某个模块负责产生数据，这些数据由另一个模块来负责处理(此处的模块是广义的，可以是类、函数、线程、进程等)。
产生数据的模块，就形象地称为生产者;而处理数据的模块，就称为消费者。
第一种:采用wait—notify实现生产者消费者模式
1. 一生产者与一消费者：
2. 一生产者与多消费者：
第二种: 采用阻塞队列实现生产者消费者模式
3. 使用阻塞队列实现生产者消费者模式
相信大家都有去吃过日本料理。有个很诱人的餐食就是烤肉，烤肉师父会站在一边一直烤肉，再将烤好的肉放在一个盘子中;而流着口水的我们这些食客会坐在一边，只要盘子里有肉我们就会一直去吃。
在这个生活案例中，烤肉师父就是生产者，他就负责烤肉，烤完了就把肉放在盘子里，而不是直接递给食客(即不用通知食客去吃肉)，如果盘子肉满，师父就会停一会，直到有人去食用烤肉后再去进行生产肉;而食客的我们就只是盯着盘子，一旦盘子有肉我们就负责去吃就行;
整个过程中食客与烤肉师父都不是直接打交道的，而是都与盘子进行交互。
盘子充当了一个缓冲区的概念，有东西生产出来就把东西放进去，盘子也是有大小限制，超过盘子大小就会阻塞生产者生产，等待消费者去消费;当盘子为空的时候 ，即阻塞消费者消费，等待生产者去生产。
编程中阻塞队列即可以实现盘子这个功能。
阻塞队列的特点：
当队列元素已满的时候，阻塞插入操作;
当队列元素为空的时候，阻塞获取操作。
ArrayBlockingQueue 与 LinkedBlockingQueue都是支持FIFO(先进先出)，但是LinkedBlockingQueue是无界的，而ArrayBlockingQueue 是有界的。
下面使用阻塞队列实现生产者消费者：
生产者：
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
public class Producer implements Runnable{
private final BlockingQueue blockingQueue;
//设置队列缓存的大小。生产过程中超过这个大小就暂时停止生产
private final int QUEUE_SIZE = 10;
public Producer(BlockingQueue blockingQueue){
this.blockingQueue = blockingQueue;
}
int task = 1;
@Override
public void run() {
while(true){
try {
System.out.println("正在生产：" + task);
//将生产出来的产品放在队列缓存中
blockingQueue.put(task);
++task;
//让其停止一会，便于查看效果
Thread.sleep(1000);
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
消费者：
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
//消费者
public class Consumer implements Runnable{
private final BlockingQueue blockingQueue;
public Consumer(BlockingQueue blockingQueue){
this.blockingQueue = blockingQueue;
}
@Override
public void run() {
//只要阻塞队列中有任务，就一直去消费
while(true){
try {
System.out.println("正在消费： " + blockingQueue.take());
//让其停止一会，便于查看效果
Thread.sleep(2000);
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
测试：
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
/**
* 生产者消费者模式
* 使用阻塞队列BlockingQueue
* @author wanggenshen
*
*/
public class TestConPro {
public static void main(String[] args){
BlockingQueue blockingQueue = new LinkedBlockingQueue(5);
Producer p = new Producer(blockingQueue);
Consumer c = new Consumer(blockingQueue);
Thread tp = new Thread(p);
Thread tc= new Thread(c);
tp.start();
tc.start();
}
}
因为LinkedBlockingQueue是无界队列，所以生产者会不断去生产，将生产出的任务放在队列中，消费者去队列中去消费：
如果改用有界阻塞队列ArrayBlockingQueue，就可以初始化队列的大小。则队列中元素超过队列大小的时候，生产者就会等待消费者消费一个再去生产一个：
测试代码：
初始化一个大小为10的ArrayBlockingQueue：
public static void main(String[] args){
BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(10);
Producer p = new Producer(blockingQueue);
Consumer c = new Consumer(blockingQueue);
Thread tp = new Thread(p);
Thread tc= new Thread(c);
tp.start();
tc.start();
}
测试中，让生产者生产速度略快，而消费者速度略慢一点。可以看到生产出来的产品序号与消费的产品序号差始终为10(队列的大小)：
总结
以上就是本文关于生产消费者模式实现方式和线程安全问题代码示例的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题，如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！
相关推荐
-
Java线程安全与非线程安全解析
ArrayList和Vector有什么区别?HashMap和HashTable有什么区别?StringBuilder和StringBuffer有什么区别?这些都是Java面试中常见的基础问题.面对这样的问题,回答是:ArrayList是非线程安全的,Vector是线程安全的:HashMap是非线程安全的,HashTable是线程安全的:StringBuilder是非线程安全的,StringBuffer是线程安全的.因为这是昨晚刚背的<Java面试题大全>上面写的.此时如果继续问:什么是线程安全
-
Java多线程中不同条件下编写生产消费者模型方法介绍
简介: 生产者.消费者模型是多线程编程的常见问题,最简单的一个生产者.一个消费者线程模型大多数人都能够写出来,但是一旦条件发生变化,我们就很容易掉进多线程的bug中.这篇文章主要讲解了生产者和消费者的数量,商品缓存位置数量,商品数量等多个条件的不同组合下,写出正确的生产者消费者模型的方法. 欢迎探讨,如有错误敬请指正 生产消费者模型 生产者消费者模型具体来讲,就是在一个系统中,存在生产者和消费者两种角色,他们通过内存缓冲区进行通信,生产者生产消费者需要的资料,消费者把资料做成产品.生产消费者模式
-
Java线程安全基础概念解析
Java线程安全初步了解.JAVA线程安全从总体上来说,是指Java对象在多线程运行环境下的一种特性,表现为常规(区别于特殊调用情况)情况下每次调用都能得到正确的逻辑结果.从本质上来说,将对象的方法行为加上了同步控制逻辑,而调用者无须做其他额外的同步控制就可以安全放心的使用对象. 1.线程安全的定义 当多个线程访问一个对象时,如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行,也不需要进行额外的同步,或者在调用方进行任何其他的协调操作,调用这个对象的行为都可以获得正确的结果,那这个对象就是线程安
-
java中volatile不能保证线程安全(实例讲解)
今天打了打代码研究了一下java的volatile关键字到底能不能保证线程安全,经过实践,volatile是不能保证线程安全的,它只是保证了数据的可见性,不会再缓存,每个线程都是从主存中读到的数据,而不是从缓存中读取的数据,附上代码如下,当synchronized去掉的时候,每个线程的结果是乱的,加上的时候结果才是正确的. /** * * 类简要描述 * * <p> * 类详细描述 * </p> * * @author think * */ public class Volatil
-
详解java各种集合的线程安全
线程安全 首先要明白线程的工作原理,jvm有一个main memory,而每个线程有自己的working memory,一个线程对一个variable进行操作时,都要在自己的working memory里面建立一个copy,操作完之后再写入main memory.多个线程同时操作同一个variable,就可能会出现不可预知的结果.根据上面的解释,很容易想出相应的scenario. 而用synchronized的关键是建立一个monitor,这个monitor可以是要修改的variable也可以其
-
Java线程安全的计数器简单实现代码示例
前几天工作中一段业务代码需要一个变量每天从1开始递增.为此自己简单的封装了一个线程安全的计数器,可以让一个变量每天从1开始递增.当然了,如果项目在运行中发生重启,即便日期还是当天,还是会从1开始重新计数.所以把计数器的值存储在数据库中会更靠谱,不过这不影响这段代码的价值,现在贴出来,供有需要的人参考. package com.hikvision.cms.rvs.common.util; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Arr
-
Java多线程Queue、BlockingQueue和使用BlockingQueue实现生产消费者模型方法解析
Queue是什么 队列,是一种数据结构.除了优先级队列和LIFO队列外,队列都是以FIFO(先进先出)的方式对各个元素进行排序的.无论使用哪种排序方式,队列的头都是调用remove()或poll()移除元素的.在FIFO队列中,所有新元素都插入队列的末尾. Queue中的方法 Queue中的方法不难理解,6个,每2对是一个也就是总共3对.看一下JDKAPI就知道了: 注意一点就好,Queue通常不允许插入Null,尽管某些实现(比如LinkedList)是允许的,但是也不建议. Blocking
-
Java 单例模式线程安全问题
Java 单例模式线程安全问题 SpringIOC容器默认提供bean的访问作用域是单例模式.即在整个application生命周期中,只有一个instance.因此在多线程并发下,会有线程安全风险.我们在MVC框架下的servlet就是线程安全的.由于该servlet是在客户端,多并发相对少,但是对于web service端,需要考虑到. ThreadLocal类:为每一个线程提供了一个独立的变量(实例)副本,从各将各个不同的实例访问isolation. 在同步锁机制中,后来者线程等待先行线程
-
生产消费者模式实现方式和线程安全问题代码示例
生产者消费者模式的几种实现方式 拿我们生活中的例子来说,工厂生产出来的产品总是要输出到外面使用的,这就是生产与消费的概念. 在我们实际的软件开发过程中,经常会碰到如下场景:某个模块负责产生数据,这些数据由另一个模块来负责处理(此处的模块是广义的,可以是类.函数.线程.进程等). 产生数据的模块,就形象地称为生产者;而处理数据的模块,就称为消费者. 第一种:采用wait-notify实现生产者消费者模式 1. 一生产者与一消费者: 2. 一生产者与多消费者: 第二种: 采用阻塞队列实现生产者消费者
-
聊聊java多线程创建方式及线程安全问题
什么是线程 线程被称为轻量级进程,是程序执行的最小单位,它是指在程序执行过程中,能够执行代码的一个执行单位.每个程序程序都至少有一个线程,也即是程序本身. 线程的状态 新建(New):创建后尚未启动的线程处于这种状态 运行(Runable):Runable包括了操作系统线程状态的Running和Ready,也就是处于此状态的线程有可能正在执行,也有可能正在等待着CPU为它分配执行时间. 等待(Wating):处于这种状态的线程不会被分配CPU执行时间.等待状态又分为无限期等待和有限期等待,处于无
-
java线程死锁代码示例
死锁是操作系统层面的一个错误,是进程死锁的简称,最早在 1965 年由 Dijkstra 在研究银行家算法时提出的,它是计算机操作系统乃至整个并发程序设计领域最难处理的问题之一. 事实上,计算机世界有很多事情需要多线程方式去解决,因为这样才能最大程度上利用资源,才能体现出计算的高效.但是,实际上来说,计算机系统中有很多一次只能由一个进程使用的资源的情况,例如打印机,同时只能有一个进程控制它.在多通道程序设计环境中,若干进程往往要共享这类资源,而且一个进程所需要的资源还很有可能不止一个.因此,就会
-
Python rabbitMQ如何实现生产消费者模式
(一)安装一个消息中间件,如:rabbitMQ (二)生产者 sendmq.py import pika import sys import time # 远程rabbitmq服务的配置信息 username = 'admin' # 指定远程rabbitmq的用户名密码 pwd = 'admin' ip_addr = '10.1.7.7' port_num = 5672 # 消息队列服务的连接和队列的创建 credentials = pika.PlainCredentials(username,
-
C#实现的Win32控制台线程计时器功能示例
本文实例讲述了C#实现的Win32控制台线程计时器功能.分享给大家供大家参考,具体如下: 在C#中提供了三种类型的计时器: 1.基于 Windows 的标准计时器(System.Windows.Forms.Timer) 2.基于服务器的计时器(System.Timers.Timer) 3.线程计时器(System.Threading.Timer) 一.基于 Windows 的标准计时器(System.Windows.Forms.Timer) 首先注意一点就是:Windows 计时器是为单线程环境
-
Java多线程之线程通信生产者消费者模式及等待唤醒机制代码详解
前言 前面的例子都是多个线程在做相同的操作,比如4个线程都对共享数据做tickets–操作.大多情况下,程序中需要不同的线程做不同的事,比如一个线程对共享变量做tickets++操作,另一个线程对共享变量做tickets–操作,这就是大名鼎鼎的生产者和消费者模式. 正文 一,生产者-消费者模式也是多线程 生产者和消费者模式也是多线程的范例.所以其编程需要遵循多线程的规矩. 首先,既然是多线程,就必然要使用同步.上回说到,synchronized关键字在修饰函数的时候,使用的是"this"
-
基于Java 生产者消费者模式(详细分析)
生产者消费者模式是多线程中最为常见的模式:生产者线程(一个或多个)生成面包放进篮子里(集合或数组),同时,消费者线程(一个或多个)从篮子里(集合或数组)取出面包消耗.虽然它们任务不同,但处理的资源是相同的,这体现的是一种线程间通信方式. 本文将先说明单生产者单消费者的情况,之后再说明多生产者多消费者模式的情况.还会分别使用wait()/nofity()/nofityAll()机制.lock()/unlock()机制实现这两种模式. 在开始介绍模式之前,先解释下wait().notify()和no
-
Java线程安全问题小结_动力节点Java学院整理
浅谈java内存模型 不同的平台,内存模型是不一样的,但是jvm的内存模型规范是统一的.其实java的多线程并发问题最终都会反映在java的内存模型上,所谓线程安全无非是要控制多个线程对某个资源的有序访问或修改.总结java的内存模型,要解决两个主要的问题:可见性和有序性.我们都知道计算机有高速缓存的存在,处理器并不是每次处理数据都是取内存的.JVM定义了自己的内存模型,屏蔽了底层平台内存管理细节,对于java开发人员,要清楚在jvm内存模型的基础上,如果解决多线程的可见性和有序性. 那么,何谓