经典案例:生产者-消费者模型 | 带你学《Java语言高级特性》之十一

简介: 本节将为读者介绍多线程开发领域中著名的案例-生产者-消费者操作,并指出这一操作在普通的实现过程中遇到的两个关键问题。

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【本节目标】
通过阅读本节内容,你将初步了解生产者-消费者操作的内容,并能使用线程相关方法简单实现这个操作,初步了解到这一操作中的线程不同步问题与重复操作问题。

在多线程的开发过程之中最为著名的案例就是生产者和消费者操作,该操作的主要流程如下:

生产者负责信息内容的生产;
每当生产者生产完成一项完整的信息之后消费者要从这里面取走信息;
如果生产者没有生产完则消费者要等待它生产完成,如果消费者还没有对信息进行消费,则生产者应该等待消费处理完成后再继续生产。

程序的基本实现

可以将生产者和消费者定义为两个独立的线程类对象,但是对于现在生产的数据,可以使用如下的组成:
数据1:title=王建、content=宇宙大帅哥;
数据2:title=小高、content=猥琐第一人;
既然生产者与消费者是两个独立的线程,那么这两个独立的线程就需要有一个数据的保存集中点,那么可以单独定义一个Message类来实现数据的保存。

image.png
图一 生产者与消费者

范例:程序基本结构

class Producer implements Runnable {
    private Message msg;
    public Producer(Message msg) {
        this.msg = msg;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int x = 0; x < 100; x++) {
            if (x % 2 == 0) {
                this.msg.setTitle("王健");
                try {
                    Thread.sleep(100);     //模拟网络延迟
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                this.msg.setContent("宇宙大帅哥");
            } else {
                this.msg.setTitle("小高");
                try {
                    Thread.sleep(100);    //模拟网络延迟
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                this.msg.setContent("猥琐第一人,常态保持。");
            }
        }
    }
}
class Consumer implements Runnable {
    private Message msg;
    public Consumer(Message msg) {
        this.msg = msg;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int x = 0; x < 100; x++) {
            try {
                Thread.sleep(10);   //模拟网络延迟
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(this.msg.getTitle() + " - " + this.msg.getContent());
        }
    }
}
class Message {
    private String title;
    private String content;
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
}

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Message msg = new Message();
        new Thread(new Producer(msg)).start();    //启动生产者线程
        new Thread(new Consumer(msg)).start();   //启动消费者线程
    }
}

image.png
图二 执行结果图

通过整个代码的执行,会发现此时有两个主要问题:

  • 问题一:数据不同步了;
  • 问题二:生产一个取走一个,但是发现有了重复生产和重复取出的问题;

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