【JavaEE】——阻塞队列，生产消费者模型（较难）

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目录

一：阻塞队列

1：概念

2：阻塞队列与普通队列比较

二：“生产者消费者模型”——包饺子

1：包饺子流程

2：分工协作

（1）解释

（2）问题

三：“生产者消费者模型”——分布式系统

1：分布式模型

2：队列阻塞优化

3：缺点

4：优点

①解耦合

②缓冲压力（削峰填谷）

四：自己实现一个阻塞队列 

前引：库中自带阻塞队列的数据结构

​编辑

1：自己实现的一个队列

2：线程安全问题

（1）问题一

（2）阻塞队列部分怎么写

①用wait

②唤醒问题

③解决方法：

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一：阻塞队列

1：概念

对于一个满的队列，入队操作就会陷入阻塞，直到这个队列有元素出队后，才可以往队列里面加入元素。

对于一个空的队列，出队操作就会陷入阻塞，直到这个队列有元素入队后，才可以对队列进行出队操作

2：阻塞队列与普通队列比较

阻塞队列在多线程中是比价安全的

二：“生产者消费者模型”——包饺子

1：包饺子流程

①和面（一般一个人即可，不适用于多线程）

②撵饺子皮

③包饺子

上述②③可以多线程进行

假设现在有三个滑稽老铁包饺子

假设，每个滑稽老铁拿到擀面杖，擀了一个皮，包了一个饺子，在这个过程中，滑稽老铁会争夺擀面杖（锁竞争），虽然比单线程快，但是效率还是很低

2：分工协作

（1）解释

上述图，一号老铁负责专门撵饺子皮（生产），2,3号负责包饺子，桌子（阻塞队列）负责传递饺子皮，大大提高了包饺子的效率。

（2）问题

①1号滑稽撵饺子皮的速度远远大于包饺子的速度，导致桌子上全是饺子皮，此时桌子就相当于队列阻塞

②1号滑稽撵饺子皮的速度远远小于包饺子的速度，导致桌子上是空的，2号3号空闲，此时桌子就相当于队列空

三：“生产者消费者模型”——分布式系统

1：分布式模型

通过上面的简述我们来看实际开发中是怎样的模型

实际开发过程中，服务器的整个功能往往是由多个服务器分工，它们彼此间通过网络通信进行交互。

2：队列阻塞优化

但在上述图中，A与B，A与C之间的耦合性比较强，有一个挂了，很可能就会影响到其它的服务器，于是我们引入队列阻塞

A和BCD之间不是直接交互了，而是通过队列这个中间桥梁进行交互，如果B挂了，也不会影响到ACD

3：缺点

①系统更复杂了，要维护的服务器变多

②效率降低，有阻塞队列这个中间商，必然会增加开销了

4：优点

①解耦合

②缓冲压力（削峰填谷）

四：自己实现一个阻塞队列 

前引：库中自带阻塞队列的数据结构

在Java标准库中提供了三种现成的带有阻塞队列的数据结构

其中它们的入队列有两种方法put（自带阻塞效果）offer（不带有阻塞效果）

下面我们举例一种

ArrayBlockingQueue queue2 = new ArrayBlockingQueue<>(100);try {queue2.put("put方法不带阻塞功能");} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}queue2.offer("offer方法带有阻塞功能");try {System.out.println(queue2.take());System.out.println(queue2.take());} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}

 

1：自己实现的一个队列

package thread;/*** Created with IntelliJ IDEA.* Description:* User: Hua YY* Date: 2024-09-25* Time: 17:47*/
class MyQueue{String[] elems = null;int head = 0;//记录出元素时int tail = 0;//记录进元素时int size = 0;//当前队列中有多少个元素public MyQueue(int capacity){elems = new String[capacity];}public void put(String elem){if (size >= elems.length ){//此时队列满了放不了要在这写阻塞return;}elems[tail] = elem;tail++;if(tail >= elems.length){tail = 0;}size++;}public String take(){if(size <= 0){return null;}String elem = elems[head];head++;if (head >= elems.length){head = 0;}size--;return elem;}}
public class ThreadDemon31 {public static void main(String[] args) {MyQueue queue = new MyQueue(100);queue.put("aaa");queue.put("bbb");queue.put("ccc");queue.put("ddd");System.out.println("开始出队列");System.out.println(queue.take());System.out.println(queue.take());System.out.println(queue.take());System.out.println(queue.take());}
}

2：线程安全问题

（1）问题一

①打包成这样可以吗——不行，size最后会被写两遍

②解决方式：给整个put方法内部都加上synchronized

（2）阻塞队列部分怎么写

①用wait

②唤醒问题

可以看到上述图例：假设现在队列满，两个put都阻塞，take出了 一个元素，唤醒了第一个put，第一个put又唤醒了第二个put，这就出问题了

③解决方法：

详细看明白上面举的例子后继续~~

我们知道对于，wait（等待）和notify（唤醒）中间隔着的几秒，对于计算机来说，可能就会发生翻天覆地的变化。这个if条件句就是，被唤醒后，其实现状不一定像一开始满足这个if条件句了

于是我们引入替换成——while语句，句内的wait被唤醒后会再一次进行条件判断，如果此时条件，不满足，会再一次的陷入wait等待。

在java编译器中，也是推荐wait和while循环配套使用。