多线程学习之生产者和消费者与阻塞队列的关系

生产者和消费者

概述：

生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：

• 生产者线程用于生产数据
• 消费者线程用于消费数据

生产者和消费者之间通常会采用一个共享的数据区域，这样就可以将生产者和消费者进行解耦，

两者都不需要互相关注对方的

方法：

Object类的等待和唤醒方法

方法名	说明
void wait()	导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法
void notify()	唤醒正在等待对象监视器的单个线程
void notifyAll()	唤醒正在等待对象监视器的所有线程

案例需求：

• 桌子类(Desk)：定义表示双吉芝士汉堡数量的变量,定义锁对象变量,定义标记桌子上有无双吉芝士汉堡的变量

• 生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务

  1.判断是否有双吉芝士汉堡,决定当前线程是否执行

  2.如果有双吉芝士汉堡,就进入等待状态,如果没有双吉芝士汉堡继续执行,生产双吉芝士汉堡

  3.生产双吉芝士汉堡之后,更新桌子上双吉芝士汉堡状态,唤醒消费者消费双吉芝士汉堡

• 消费者类(Foodie)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务

  1.判断是否有双吉芝士汉堡,决定当前线程是否执行

  2.如果没有双吉芝士汉堡,就进入等待状态,如果有双吉芝士汉堡,就消费双吉芝士汉堡

  3.消费双吉芝士汉堡后,更新桌子上双吉芝士汉堡状态,唤醒生产者生产双吉芝士汉堡

• 测试类(Demo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下

  创建生产者线程和消费者线程对象

  分别开启两个线程

/*** @Author：kkoneone11* @name：Cooker* @Date：2023/8/27 18:55*/
public class Cooker extends Thread{private Desk desk;public Cooker(Desk desk){this.desk = desk;}//    生产者步骤：
//            1，判断桌子上是否有双吉芝士汉堡
//    如果有就等待，如果没有才生产。
//            2，把双吉芝士汉堡放在桌子上。
//            3，叫醒等待的消费者开吃。@Overridepublic void run(){while(true){synchronized (desk.getLock()){if(desk.getCount() == 0){break;}else {if(!desk.isFlag()){System.out.println("厨师正在制作双吉芝士汉堡");//生产双层吉士desk.setFlag(true);//叫醒麦门弟子干饭desk.getLock().notifyAll();}else{try{desk.getLock().wait();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}}}}}}
}public class Foodie extends Thread{private Desk desk;public Foodie(Desk desk){this.desk = desk;}//        1，判断桌子上是否有双吉芝士汉堡。
//        2，如果没有就等待。
//        3，如果有就开吃
//        4，吃完之后，桌子上的双吉芝士汉堡就没有了
//                叫醒等待的生产者继续生产
//        双吉芝士汉堡的总数量减一@Overridepublic void run(){while(true){synchronized (desk.getLock()){if(desk.getCount() == 0){break;}else {if(desk.isFlag()){//有双层吉士System.out.println("麦门弟子疯狂炫吧");desk.setFlag(false);desk.getLock().notifyAll();desk.setCount(desk.getCount() -1);}else{//没有双层吉士 等待//使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.try {desk.getLock().wait();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}}}}}}
}public class Demo {public static void main(String[] args) {Desk desk = new Desk();Foodie f = new Foodie(desk);Cooker c = new Cooker(desk);f.start();c.start();}
}

阻塞队列：

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素

阻塞队列继承结构：

常见BlockingQueue的实现类:

• ArrayBlockingQueue: 底层是数组,有界
• LinkedBlockingQueue: 底层是链表,无界.但不是真正的无界,最大为int的最大值

方法：

 实例：

public class Demo {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建阻塞队列的对象,容量为 1ArrayBlockingQueue<String> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);// 存储元素arrayBlockingQueue.put("双层吉士");// 取元素System.out.println(arrayBlockingQueue.take());System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); // 取不到会阻塞System.out.println("程序结束了");}
}

案例需求优化：

不再需要Desk这个类，改用阻塞队列

public class Cooker extends Thread{private ArrayBlockingQueue<String> bd;public Cooker(ArrayBlockingQueue<String> bd) {this.bd = bd;}
//    生产者步骤：
//            1，判断桌子上是否有汉堡包
//    如果有就等待，如果没有才生产。
//            2，把汉堡包放在桌子上。
//            3，叫醒等待的消费者开吃。@Overridepublic void run() {while (true) {try {bd.put("汉堡包");System.out.println("厨师放入一个汉堡包");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}public class Foodie extends Thread{private ArrayBlockingQueue<String> bd;public Foodie(ArrayBlockingQueue<String> bd) {this.bd = bd;}@Overridepublic void run() {
//        1，判断桌子上是否有汉堡包。
//        2，如果没有就等待。
//        3，如果有就开吃
//        4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
//                叫醒等待的生产者继续生产
//        汉堡包的总数量减一while (true) {try {String take = bd.take();System.out.println("吃货将" + take + "拿出来吃了");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}public class Demo {public static void main(String[] args) {ArrayBlockingQueue<String> bd = new ArrayBlockingQueue<>(1);Foodie f = new Foodie(bd);Cooker c = new Cooker(bd);f.start();c.start();}
}