生产者和消费者模型

本文介绍了一个使用Java实现的生产者消费者模式案例。该程序利用多线程技术,实现了三个生产者向内存容器中产生数据,同时三个消费者从容器中消费数据的过程。文中详细展示了如何通过阻塞队列来协调生产者与消费者的同步问题。

 三个生产者向一个内存容器中产生数据,另外三个消费者从容器中消费数据。

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //内存缓冲区
        BlockingQueue<Data> queue = new LinkedBlockingQueue<Data>(10);
        
        //生产者
        Provider p1 = new Provider(queue);
        Provider p2 = new Provider(queue);
        Provider p3 = new Provider(queue);
        //消费者
        Consumer c1 = new Consumer(queue);
        Consumer c2 = new Consumer(queue);
        Consumer c3 = new Consumer(queue);
        
        //创建线程池运行,这是一个缓存的线程池,可以创建无穷大的线程,没有任务的时候不创建线程。空闲线程存活时间为60s(默认值)
        ExecutorService cachePool = Executors.newCachedThreadPool();
        cachePool.execute(p1);
        cachePool.execute(p2);
        cachePool.execute(p3);
        cachePool.execute(c1);
        cachePool.execute(c2);
        cachePool.execute(c3);

        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        p1.stop();
        p2.stop();
        p3.stop();
        
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }        
//        cachePool.shutdown(); 
//        cachePool.shutdownNow();
    }
    
}

 

public class Provider implements Runnable{
    
    //共享缓存区
    private BlockingQueue<Data> queue;
    
    //多线程间是否启动变量,有强制从主内存中刷新的功能。即时返回线程的状态
    private volatile boolean isRunning = true;
    
    //id生成器,因为多个producer共享这个变量
    private static AtomicInteger count = new AtomicInteger();
    
    //随机对象
    private static Random r = new Random(); 
    
    public Provider(BlockingQueue queue){
        this.queue = queue;
    }

    public void run() {
        while(isRunning){
            try {
                //随机休眠0 - 1000 毫秒 表示获取数据(产生数据的耗时) 
                Thread.sleep(r.nextInt(1000));
                //获取的数据进行累计...
                int id = count.incrementAndGet();
                //比如通过一个getData方法获取了
                Data data = new Data(Integer.toString(id), "数据" + id);
                System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + ", 获取了数据,id为:" + id + ", 进行装载到公共缓冲区中...");
                if(!this.queue.offer(data, 2, TimeUnit.SECONDS)){
                    System.out.println("提交缓冲区数据失败....");
                    //do something... 比如重新提交
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public void stop(){
        this.isRunning = false;
    }
    
}
public class Consumer implements Runnable{

    private BlockingQueue<Data> queue;
    
    public Consumer(BlockingQueue queue){
        this.queue = queue;
    }
    
    //随机对象
    private static Random r = new Random(); 

    public void run() {
        while(true){
            try {
                //获取数据
                Data data = this.queue.take();
                //进行数据处理。休眠0 - 1000毫秒模拟耗时
                Thread.sleep(r.nextInt(1000));
                System.out.println("当前消费线程:" + Thread.currentThread().getName() + ", 消费成功,消费数据为id: " + data.getId());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
public final class Data {

    private String id;
    private String name;
    
    public Data(String id, String name){
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    
    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString(){
        return "{id: " + id + ", name: " + name + "}";
    }
    
}

 

转载于:https://www.cnblogs.com/dongdone/p/5749027.html

<think>好的,用户之前让我介绍安卓面试题,我给出了一个分类整理的回答,里面包括了基础组件、原理机制、性能优化、架构设计代码实战题。其中在代码实战题部分,有一个手写生产者-消费者模型的Kotlin示例。现在用户直接问关于手写安卓生产者消费者模型的问题,我需要详细解答这个问题。 首先,我需要确定用户的需求。他们可能正在准备安卓面试,遇到了关于多线程或并发编程的问题,尤其是生产者-消费者模型。安卓开发中,处理异步任务线程管理是很常见的,比如图片加载、网络请求等场景都可能用到这种模型。用户可能想知道如何在安卓环境中实现这一模型,或者面试中如何回答相关问题。 接下来,我要回顾之前的回答。之前的示例是用Kotlin写的,使用了synchronized、wait()notifyAll()方法。现在需要更详细地解释这个模型的原理,实现步骤,以及在安卓中的实际应用场景。同时,用户可能希望了解如何避免常见问题,比如死锁、资源竞争,或者如何在安卓中结合Handler、Looper等组件使用。 考虑到安卓的特殊性,虽然生产者-消费者模型是通用的多线程问题,但在安卓中可能需要考虑主线程与工作线程的交互,避免ANR,使用Android提供的工具如HandlerThread、Executor等。不过用户的问题主要是手写模型,可能更关注基础的实现,但作为补充,可以提到安卓中的相关组件。 需要确保回答结构清晰,分步骤讲解,代码示例正确,并且解释关键点。同时,要指出在安卓中的注意事项,比如不能在主线程执行阻塞操作,需要将消费者的处理放在子线程,使用Handler更新UI等。 可能还需要对比不同实现方式,比如使用BlockingQueue简化代码,但面试时手写使用wait/notify的方式更能展示对线程同步的理解。此外,要提到可能的陷阱,比如在条件判断时使用while而不是if,以避免虚假唤醒。 最后,总结应用场景,比如任务队列、图片加载的缓存处理等,让用户了解实际用途,而不仅仅是理论。同时,检查代码是否有语法错误,确保锁对象正确,避免死锁情况,并强调在安卓中处理线程时需要注意的地方。</think>以下是 **手写安卓生产者-消费者模型** 的详细解析与实现,结合 **多线程同步** **Android特性** 进行说明: --- ### **1. 模型核心思想** - **生产者**:生成数据并放入共享缓冲区(队列),若缓冲区满则阻塞等待。 - **消费者**:从缓冲区取出数据并处理,若缓冲区空则阻塞等待。 - **同步要求**:通过 **锁机制** 保证线程安全,避免数据竞争死锁。 --- ### **2. 基础实现(Kotlin)** ```kotlin class ProducerConsumerDemo { private val buffer = LinkedList<Int>() // 共享缓冲区 private val maxSize = 5 // 缓冲区最大容量 private val lock = Object() // 同步锁对象 // 生产者方法 fun produce(item: Int) { synchronized(lock) { // 缓冲区满时等待 while (buffer.size == maxSize) { lock.wait() } buffer.add(item) Log.d("Producer", "生产: $item, 缓冲区大小: ${buffer.size}") lock.notifyAll() // 唤醒可能等待的消费者 } } // 消费者方法 fun consume(): Int { synchronized(lock) { // 缓冲区空时等待 while (buffer.isEmpty()) { lock.wait() } val item = buffer.removeFirst() Log.d("Consumer", "消费: $item, 缓冲区剩余: ${buffer.size}") lock.notifyAll() // 唤醒可能等待的生产者 return item } } } ``` --- ### **3. 关键点解析** #### **(1) 线程同步** - **`synchronized(lock)`**:确保同一时刻只有一个线程访问缓冲区。 - **`wait()`**:释放锁并进入等待状态,直到被`notify()`/`notifyAll()`唤醒。 - **`notifyAll()`**:唤醒所有等待线程(比`notify()`更安全,避免信号丢失)。 #### **(2) 条件判断必须用`while`** - **防止虚假唤醒**:某些情况下线程可能被意外唤醒,需在循环中重新检查条件(如`buffer.size == maxSize`)。 #### **(3) 缓冲区设计** - 使用`LinkedList`实现队列的FIFO特性。 - 根据场景可替换为数组或其他数据结构。 --- ### **4. Android中的实际使用** #### **(1) 启动生产者消费者线程** ```kotlin // 创建模型实例 val pcDemo = ProducerConsumerDemo() // 生产者线程 Thread { repeat(10) { item -> pcDemo.produce(item) Thread.sleep(Random.nextLong(500)) // 模拟生产耗时 } }.start() // 消费者线程 Thread { repeat(10) { val item = pcDemo.consume() Thread.sleep(Random.nextLong(1000)) // 模拟消费耗时 // 在Android主线程更新UI(通过Handler或runOnUiThread) runOnUiThread { textView.text = "已消费: $item" } } }.start() ``` #### **(2) Android特性适配** - **主线程限制**:消费者处理耗时操作需在子线程执行,UI更新通过`Handler`或`runOnUiThread`。 - **生命周期管理**:在Activity/Fragment销毁时及时终止线程,避免内存泄漏。 --- ### **5. 常见问题与优化** #### **(1) 死锁风险** - **场景**:生产者/消费者同时等待且无唤醒。 - **解决方案**:始终使用`notifyAll()`而非`notify()`。 #### **(2) 性能优化** - 使用`BlockingQueue`(如`LinkedBlockingQueue`)简化代码: ```kotlin private val buffer = LinkedBlockingQueue<Int>(5) fun produce(item: Int) = buffer.put(item) // 自动阻塞 fun consume() = buffer.take() // 自动阻塞 ``` #### **(3) 扩展场景** - **多生产者/多消费者**:代码无需修改,`synchronized``wait()`机制天然支持。 - **优先级队列**:改用`PriorityBlockingQueue`实现按优先级处理。 --- ### **6. 面试回答示例** **面试官**:请解释生产者-消费者模型在Android中的应用场景? **回答**: > 该模型常用于解决**任务调度与资源分配**问题,例如: > - **图片加载框架**:生产者线程解码图片,消费者线程显示到ImageView。 > - **网络请求队列**:生产者添加请求,消费者通过线程池处理。 > - **日志采集系统**:生产者收集日志事件,消费者批量上传到服务器。 > 核心是通过缓冲区平衡生产速度与消费速度,避免资源争用。 --- 如果需要结合具体业务场景的代码实现或进一步优化方案,可以告诉我具体需求!
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值