Java併發(二十五)----異步模式之生產者/消費者 Java併發(二十二)----同步模式之保護性暫停

1. 定義

要點

  • Java併發(二十二)----同步模式之保護性暫停的保護性暫停中的 GuardObject 不同,不需要產生結果和消費結果的線程一一對應

  • 這樣的好處是消費隊列可以用來平衡生產和消費的線程資源

  • 生產者僅負責產生結果數據,不關心數據該如何處理,而消費者專心處理結果數據

  • 消息隊列是有容量限制的,滿時不會再加入數據,空時不會再消耗數據

  • JDK 中各種阻塞隊列,採用的就是這種模式

2. 實現

// 線程安全,只有get方法,且沒有子類
final class Message {
    private int id;
    private Object message;
​
    public Message(int id, Object message) {
        this.id = id;
        this.message = message;
    }
​
    public int getId() {
        return id;
    }
​
    public Object getMessage() {
        return message;
    }
}
​
// 消息隊列類 Java 線程之間通信
class MessageQueue {
    private LinkedList<Message> queue;
    private int capacity;
​
    public MessageQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        queue = new LinkedList<>();
    }
​
    public Message take() {
        synchronized (queue) {
            while (queue.isEmpty()) {
                log.debug("沒貨了, wait");
                try {
                    queue.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 從隊列頭部獲取消息並返回
            Message message = queue.removeFirst();
            queue.notifyAll();
            return message;
        }
    }
​
    public void put(Message message) {
        synchronized (queue) {
            while (queue.size() == capacity) {
                log.debug("庫存已達上限, wait");
                try {
                    queue.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 將新的消息加在尾部
            queue.addLast(message);
            queue.notifyAll(); 
        }
    }
}

3. 應用

MessageQueue messageQueue = new MessageQueue(2);
// 4 個生產者線程, 下載任務
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    int id = i;
    new Thread(() -> {
        try {
            log.debug("download...");
            List<String> response = Downloader.download(); // 模擬生產消息,三秒後返回response
            log.debug("try put message({})", id);
            messageQueue.put(new Message(id, response));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }, "生產者" + i).start();
}
​
// 1 個消費者線程, 處理結果
new Thread(() -> {
    while (true) {
        Message message = messageQueue.take();
        List<String> response = (List<String>) message.getMessage();
        log.debug("take message({}): [{}] lines", message.getId(), response.size());
    }
​
}, "消費者").start();

某次運行結果

10:48:38.070 [生產者3] c.TestProducerConsumer - download...
10:48:38.070 [生產者0] c.TestProducerConsumer - download...
10:48:38.070 [消費者] c.MessageQueue - 沒貨了, wait
10:48:38.070 [生產者1] c.TestProducerConsumer - download...
10:48:38.070 [生產者2] c.TestProducerConsumer - download...
10:48:41.236 [生產者1] c.TestProducerConsumer - try put message(1)
10:48:41.237 [生產者2] c.TestProducerConsumer - try put message(2)
10:48:41.236 [生產者0] c.TestProducerConsumer - try put message(0)
10:48:41.237 [生產者3] c.TestProducerConsumer - try put message(3)
10:48:41.239 [生產者2] c.MessageQueue - 庫存已達上限, wait
10:48:41.240 [生產者1] c.MessageQueue - 庫存已達上限, wait
10:48:41.240 [消費者] c.TestProducerConsumer - take message(0): [3] lines
10:48:41.240 [生產者2] c.MessageQueue - 庫存已達上限, wait
10:48:41.240 [消費者] c.TestProducerConsumer - take message(3): [3] lines
10:48:41.240 [消費者] c.TestProducerConsumer - take message(1): [3] lines
10:48:41.240 [消費者] c.TestProducerConsumer - take message(2): [3] lines
10:48:41.240 [消費者] c.MessageQueue - 沒貨了, wait

 

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