一文速解生产者-消费者模式问题 | 带你学《Java语言高级特性》之十二

简介: 本节将结合具体实例,手把手带领读者解决上一节中提到的生产者-消费者操作中的两大问题。

上一篇: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
【本节目标】
通过阅读本节内容,你将通过实操代码,进一步掌握synchronized关键字的使用方法,解决同步问题,学会使用Object类中提供的相关方法解决重复问题。

解决数据同步

如果要解决问题,首先解决的就是数据同步的处理问题,如果要想解决数据同步最简单的做法就是使用synchronized关键字定义同步代码块或同步方法,于是这个时候对于同步的处理就可以直接在Message类中完成。
范例:解决同步操作

class Message {
    private String title;
    private String content;
    public synchronized void set(String title, String content) {
        this.title = title;
        try {
            Thread.sleep(100);     //模拟网络延迟
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.content = content;
    }
    public synchronized String get() {
        try {
            Thread.sleep(10);     //模拟网络延迟
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return this.title + " - " + this.content;
    }
}
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
    }
}
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.set("王健", "宇宙大帅哥");
            } else {
                this.msg.set("小高", "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++) {
            System.out.println(this.msg.get());
        }
    }
}

image.png
图一 执行结果图

在进行同步处理的时候肯定需要有一个同步的处理对象,那么此时肯定要将同步操作交由Message处理是最合适的。这时数据已经可以正常保持一致了,但是对于重复操作的问题依然存在。

线程等待与唤醒

如果说现在要想解决生产者与消费者的问题,那么最好的解决方案就是使用等待与唤醒机制。而对于等待与唤醒的操作机制主要依靠是Object类中提供的方法处理的:
等待机制:
1、死等:
public final void wait() throws InterruptedException;
2、设置等待时间(毫秒):
public final void wait(long timeout) throws InterruptedException;
3、设置等待时间(纳秒):
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException;
唤醒第一个等待线程:public final void notify();
唤醒全部等待线程:public final void notifyAll();

如果此时有若干个等待线程的话,那么notify()表示的是唤醒第一个等待的,而其他的线程继续等待,而notifyAll()表示会唤醒所有等待的线程,哪个线程的优先级高就有可能先执行。
对于当前的问题主要的解决应该通过Message类完成处理。
范例:修改Message类

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
    }
}
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.set("王健", "宇宙大帅哥");
            } else {
                this.msg.set("小高", "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++) {
            System.out.println(this.msg.get());
        }
    }
}
class Message {
    private String title;
    private String content;
    private boolean flag = true;              //表示生产或消费的形式
    //flag = true:允许生产,但不允许消费
    //flag = false:允许消费,但不允许生产
    public synchronized void set(String title, String content) {
        if(this.flag==false){             //无法进行生产,应该等待被消费
            try {
                super.wait();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.title = title;
        try {
            Thread.sleep(100);             //模拟网络延迟
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.content = content;
        this.flag=false;               //已经生产过了
        super.notify();               //唤醒等待的线程
    }
    public synchronized String get() {
        if(this.flag==true){          //还未生产,需要等待
            try {
                super.wait();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        try {
            Thread.sleep(10);           //模拟网络延迟
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            return this.title + " - " + this.content;
        }finally {           //不管如何都要执行
            this.flag=true;           //继续生产
            super.notify();            //唤醒等待的线程
        }
    }
}

image.png
图二 线程的等待与唤醒

这种处理形式就是在进行多线程开发过程之中最原始的处理方案,整个的等待、同步、唤醒机制都由开发者自行通过原生代码实现控制。

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