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一、什么是生产消费者模型

二、怎么实现生产消费者模型?


一、什么是生产消费者模型

        在Java中,生产消费者模型机制通常用于多线程以及共享内存的机制。生产者和消费者之间共享一个缓冲区。生产者将生成的数据放入缓冲区,消费者从缓冲区中获取数据并进行处理。这种方式可以提高数据处理的效率,尤其是在生产者和消费者之间存在明显的速度差异时。我们画一张图来表示:

java 生产者消费者导入 java生产者消费者模型_等待状态

 

二、怎么实现生产消费者模型?

        Java提供了几种机制来实现生产消费者模型,包括synchronized关键字、wait()和notify()方法、Lock和Condition等。

其中,synchronized关键字和wait()和notify()方法是Java中最常用的机制。生产者和消费者可以通过synchronized关键字来同步访问缓冲区,同时使用wait()和notify()方法来实现等待和唤醒的功能。具体来说,当缓冲区为空时,消费者会调用wait()方法进入等待状态,直到有新数据被放入缓冲区时,生产者会调用notify()方法来唤醒等待中的消费者。类似地,当缓冲区已满时,生产者会调用wait()方法进入等待状态,直到有数据被消费掉时,消费者会调用notify()方法来唤醒等待中的生产者。

写一段示例代码:

这是一个生产者类

class Produces extends Thread{
    SynContainer container;
    public Produces(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 1;i < 100;i ++){

            container.put(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了" + i + "个鸡");
        }
    }
}

这是一个消费者类

class Consumers extends Thread{
    SynContainer container;
    public Consumers(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了第---" + container.pop().id +"只鸡");

        }
    }
}

包括所要用到的一个基本产品类

class Chicken{
    int id;
    public Chicken(int id){
        this.id = id;
    }
}

最重要的是缓冲区的实现

class SynContainer{
    //一个容器大小
    Chicken[] Arraychicken = new Chicken[10];
    int count = 0;
    //生产者生产
    public synchronized void put(Chicken chicken){
        if(count == Arraychicken.length){
            //如果缓冲区满了,等待
            try {
                this.wait();
            }catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}
        }
        Arraychicken[count] = chicken;
        count++;
        this.notifyAll();
    }

//    消费者消费
    public synchronized Chicken pop(){
        if(count == 0){
            try {
                this.wait();
            }catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}
        }
        this.notifyAll();
        count--;
        Chicken chicken = Arraychicken[count];
        return chicken;
    }
}

其中,synchronized关键字和wait()和notify()方法是Java中最常用的机制。生产者和消费者可以通过synchronized关键字来同步访问缓冲区,同时使用wait()和notify()方法来实现等待和唤醒的功能。具体来说,当缓冲区为空时,消费者会调用wait()方法进入等待状态,直到有新数据被放入缓冲区时,生产者会调用notify()方法来唤醒等待中的消费者。类似地,当缓冲区已满时,生产者会调用wait()方法进入等待状态,直到有数据被消费掉时,消费者会调用notify()方法来唤醒等待中的生产者。

这只是实现的一种方法,还要其他机制比如BlockingQueue、Semaphore、ReentrantLock和Condition等。这些机制在不同的场景下具有不同的优势,这里就不做过多的描述了。