生产者消费者模型

生产者消费者模型

Posted by JiangKun on June 23, 2020

生产者消费者模式是并发、多线程编程中经典的设计模式,生产者和消费者通过分离的执行工作解耦,简化了开发模式,生产者和消费者可以以不同的速度生产和消费数据。

真实世界中的生产者消费者模式

生产者和消费者模式在生活当中随处可见,它描述的是协调与协作的关系。比如一个人正在准备食物(生产者),而另一个人正在吃(消费者),他们使用一个共用的桌子用于放置盘子和取走盘子,生产者准备食物,如果桌子上已经满了就等待,消费者(那个吃的)等待如果桌子空了的话。这里桌子就是一个共享的对象。

直接使用Java的BlockingQueue 阻塞队列实现生产者消费者模式超级简单,它提供开箱即用支持阻塞的方法put()和take(),开发者不需要写困惑的wait-nofity代码去实现通信。BlockingQueue 一个接口,Java5提供了不同的现实,如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue,两者都是先进先出(FIFO)顺序。而ArrayLinkedQueue是自然有界的,LinkedBlockingQueue可选的边界。下面这是一个完整的生产者消费者代码例子,对比传统的wait、nofity代码,它更易于理解。

示例:

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;

public class JavaBlockingQueueMain {
    static BlockingQueue<Integer> q1 = new ArrayBlockingQueue<>(16);
    static BlockingQueue<Integer> q2 = new LinkedBlockingQueue<>();
    static BlockingQueue<Integer> q3 = new PriorityBlockingQueue<>();

    static class Producer extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            try {
                for (int i = 0; true; i++) {
                    q1.put(i);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Producer().start();
        }

        while (true) {
            Integer take = q1.take();
            System.out.println(take);
        }
    }
}

生产者消费者模式的好处

它的确是一种实用的设计模式,常用于编写多线程或并发代码。下面是它的一些优点:

  1. 它简化的开发,你可以独立地或并发的编写消费者和生产者,它仅仅只需知道共享对象是谁
  2. 生产者不需要知道谁是消费者或者有多少消费者,对消费者来说也是一样
  3. 生产者和消费者可以以不同的速度执行
  4. 分离的消费者和生产者在功能上能写出更简洁、可读、易维护的代码