ConcurrentLinkedQueue＜＞实现生产者-消费者问题理解和简易demo

1.ConcurrentLinkedQueue<>

ConcurrentLinkedQueue 是 Java 中的一个线程安全的无界队列实现。它基于无锁（lock-free）的算法，采用了一个高效的、非阻塞的、可伸缩并发控制机制。这使得在高并发场景下能够实现较高的吞吐量。

无界性质：ConcurrentLinkedQueue 是无界的，理论上能够存储无限数量的元素（当然，实际上受限于系统内存）。
非阻塞特性：使用非阻塞算法，提供高效的访问性能，它并不使用锁，因而在多线程并发环境下能够提供高性能。区别于ArrayBlockingqueue
线程安全性：支持多线程同时进行元素的插入和删除操作，即便并发访问也能保持数据的一致性。
主要方法：
offer(E e): 将指定元素插入到队列的尾部。
poll(): 获取并移除队列头部的元素，如果队列为空，则返回 null。
peek(): 仅获取队列头部的元素，不移除，如果队列为空，则返回 null。
isEmpty(): 检测队列是否为空。
由于 ConcurrentLinkedQueue 是无界的，它适合在你不需要对队列的大小进行严格控制的场景下使用。

2.生产者-消费者问题

生产者-消费者问题是一个经典的并发控制问题。在这一问题中，存在一组生产者线程和一组消费者线程，生产者生成数据并写入到一个共享的缓冲区（或队列）中，而消费者从该缓冲区中读取和处理数据。

目的：协调生产者和消费者对共享资源（例如缓冲区）的访问，确保数据产生与消费的有效平衡。

关键挑战：

缓冲区管理：需要确保生产者在缓冲区满时等待，消费者在缓冲区空时等待。
互斥和同步：避免生产和消费操作在同一时刻对共享缓冲区造成冲突。
数据完整性：保证数据在并发修改下完整和有效。
解决方案：

使用锁和条件变量（Condition Variables）来管理对缓冲区的访问。
使用信号量（Semaphores）来控制访问和保证互斥。
更简便的是使用 Java 提供的 BlockingQueue，例如 ArrayBlockingQueue 或 LinkedBlockingQueue，这些类提供了内置的阻塞机制，在缓冲区满时生产者阻塞，在缓冲区为零时消费者阻塞，透明地处理同步问题。
通过有效地实现生产者-消费者模式，可以高效地在多线程环境下处理数据，并减少线程间的竞态条件和同步开销。

3.ConcurrentLinkedQueue实现生产者-消费者模式

public class MyQueue {
    private static ConcurrentLinkedQueue<Integer> myqueue=new ConcurrentLinkedQueue<>();
    private static final int MAX_SIZE=10;

    public static void main(String[] args) {
        //模拟生产者-消费者问题 concurrentlinkedqueue是非阻塞队列
        Random random=new Random();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //生产者线程
                for(int i=0;i<MAX_SIZE;i++){
                    int item=random.nextInt(100);
                    myqueue.offer(item);
                    System.out.println("生产者线程生产了一个数据："+item);
                    try {
                        Thread.sleep(200);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }

            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    //注意要在循环里面去判断是否为空
                    if(!myqueue.isEmpty()){
                        int item= myqueue.poll();
                        //要确保item不为空
                        System.out.println("消费者线程消费了一个数据"+item);
                    }else{
                        System.out.println("队列为空，持续等待数据");
                    }
                    try {
                        Thread.sleep(700);
                    }catch (InterruptedException e){
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }

            }
        }).start();

    }
}

整体demo就是开了两个线程对queue进行操作，queue可以认为是数据共享区，一个线程生产数据，一个线程消费数据，可以在队列为空时候进行其他操作，本demo只是个示例，意指在Java中对如何实现生产者-消费者问题有初步理解可以运用于项目中

与一开始demo相比之下 犯过的错误是消费者线程需要持续消费 所以while循环是必要的，以及生产者休眠时间应该同步for循环内。

以及虽然队列本身是线程安全的，但是涉及生产者-消费者模式的时候，需要一些同步机制来确保消费者在队列为空时候等待，或者频繁检查队列。