使用阻塞队列实现生产者-消费者模型

生产者-消费者问题

生产者消费者问题也称作有界缓冲区（bounded-buffer）问题，
是操作系统中一个经典的线程同步问题，问题描述如下：
生产者在生产产品提供给若干个消费者去消费，为了使生产者和消费者能并发执行，在两者之间设置一个具有多个缓冲区，生产者将它生产的产品放入缓冲区中，消费者可以从缓冲区中取走产品进行消费，两个进程共享一个公共的固定大小的缓冲区。
显然生产者和消费者之间必须保持同步，即不允许消费者到一个空的缓冲区中取产品，也不允许生产者向一个已经放入产品的缓冲区中再次投放产品。

经典的方法是使用wait和notify方法在生产者和消费者线程中合作，在队列满了或者队列是空的条件下阻塞，
如果使用阻塞队列作为缓冲数据结构，可以不用考虑同步等操作，直接解决问题。

 

使用阻塞队列实现

Java的阻塞队列（BlockingQueue）隐含的提供了这些控制，不需要使用wait和nofity在生产者和消费者之间通信，查看实现：

 

/**
 * 使用阻塞队列实现生产者-消费者模型
 * 阻塞队列只允许元素以FIFO的方式来访问
 * @author Bingyue
 *
 */
public class ProducerCustomerPattern {
	
	public static void  main(String[] args) {

		//生产者和消费者共享的存储区域
		BlockingQueue<Integer> blockQueue=new LinkedBlockingQueue();
		
		/**
		 * 此处外部类访问静态方法调用内部类，必须先创建外部类实例。
		 * 如果你不需要内部类对象与其外围类对象之间有联系，那你可以将内部类声明为static。这通常称为静态嵌套类（Static Nested Classes）。
		 * 想要理解static应用于内部类时的含义，你就必须记住，普通的内部类对象隐含地保存了一个引用，指向创建它的外围类对象。
		 * 然而，当内部类是static的时，就不是这样了。嵌套类意味着：　　
		 * 1. 要创建嵌套类的对象，并不需要其外围类的对象。　
		 * 2. 不能从嵌套类的对象中访问非静态的外围类对象。
		 */
		ProducerCustomerPattern ps=new ProducerCustomerPattern();
		//注意创建内部类的方式
		Thread pro=new Thread(ps.new Producer(blockQueue));
		Thread cus=new Thread(ps.new Customer(blockQueue));
		
		pro.start();
		cus.start();
	}
	
	class Producer implements Runnable{
		
		private final BlockingQueue<Integer> queue;
		
		public Producer(BlockingQueue<Integer> queue){
			this.queue=queue;
		}

		@Override
		public void run() {
			for(int i=0;i<=10;i++){
				try {
					System.out.println("Produced:"+i);
					queue.put(i);
				} catch (InterruptedException e) {
					//对于阻塞的插入和移除方法  put和take都抛出 InterruptedException
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
		
	}
	
	/**
	 * 通过实现Runnable接口线程创建
	 * (1).定义一个类实现Runnable接口，重写接口中的run()方法。在run()方法中加入具体的任务代码或处理逻辑。
	 * (2).创建Runnable接口实现类的对象。
	 * (3).创建一个Thread类的对象，需要封装前面Runnable接口实现类的对象。（接口可以实现多继承）
	 * (4).调用Thread对象的start()方法，启动线程
	 * 
	 * 通过继承Thread类创建线程
	 * (1).首先定义一个类去继承Thread父类，重写父类中的run()方法。在run()方法中加入具体的任务代码或处理逻辑。
	 * (2).直接创建一个ThreadDemo2类的对象，也可以利用多态性，变量声明为父类的类型。
	 * (3).调用start方法，线程t启动，隐含的调用run()方法。
	 */
	class Customer implements Runnable{

		private final BlockingQueue<Integer> queue;
		
		public Customer(BlockingQueue<Integer> queue){
			this.queue=queue;
		}
		
		@Override
		public void run() {
			while(true){
				try {
					System.out.println("Customed:"+queue.take());
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}
}