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[Java教程]【译】使用阻塞队列解决生产者


如果你想避免使用错综复杂的waitnotify的语句,BlockingQueue非常有用。BlockingQueue可用于解决生产者-消费者问题,如下代码示例。对于每个开发人员来说,生产者消费者问题已经非常熟悉了,这里我将不做详细描述。

为什么BlockingQueue适合解决生产者消费者问题

任何有效的生产者-消费者问题解决方案都是通过控制生产者put()方法(生产资源)和消费者take()方法(消费资源)的调用来实现的,一旦你实现了对方法的阻塞控制,那么你将解决该问题。

Java通过BlockingQueue提供了开箱即用的支持来控制这些方法的调用(一个线程创建资源,另一个消费资源)。java.util.concurrent包下的BlockingQueue接口是一个线程安全的可用于存取对象的队列。

BlockingQueue是一种数据结构,支持一个线程往里存资源,另一个线程从里取资源。这正是解决生产者消费者问题所需要的,那么让我们开始解决该问题吧。

使用BlockingQueue解决生产者消费者问题

生产者

以下代码用于生产者线程

package cn.edu.hdu.chenpi.cpdemo.howtodoinjava;import java.util.concurrent.BlockingQueue;class Producer implements Runnable {  protected BlockingQueue<Object> queue;  Producer(BlockingQueue<Object> theQueue) {    this.queue = theQueue;  }  public void run() {    try {      while (true) {        Object justProduced = getResource();        queue.put(justProduced);        System.out.println("Produced resource - Queue size now = "            + queue.size());      }    } catch (InterruptedException ex) {      System.out.println("Producer INTERRUPTED");    }  }  Object getResource() {    try {      Thread.sleep(100); // simulate time passing during read    } catch (InterruptedException ex) {      System.out.println("Producer Read INTERRUPTED");    }    return new Object();  }}

这里,生产者线程创建一个资源(Object对象)并将它存入队列中,如果队列已经满了(最大为20),它将会等待直到消费者线程从队列中取走资源,所以队列的长度永远不会超过最大值,比如20。

消费者

以下代码用于消费者线程

package cn.edu.hdu.chenpi.cpdemo.howtodoinjava;import java.util.concurrent.BlockingQueue;class Consumer implements Runnable {  protected BlockingQueue<Object> queue;  Consumer(BlockingQueue<Object> theQueue) {    this.queue = theQueue;  }  public void run() {    try {      while (true) {        Object obj = queue.take();        System.out.println("Consumed resource - Queue size now = "            + queue.size());        take(obj);      }    } catch (InterruptedException ex) {      System.out.println("CONSUMER INTERRUPTED");    }  }  void take(Object obj) {    try {      Thread.sleep(100); // simulate time passing    } catch (InterruptedException ex) {      System.out.println("Consumer Read INTERRUPTED");    }    System.out.println("Consuming object " + obj);  }}

队列中有资源的话,消费者线程将从队列中取走资源,否则会等待直到生产者创建资源。

测试该解决方案是否运行正常

现在,让我们测试下以上生产者消费者线程是否能正常工作:

package cn.edu.hdu.chenpi.cpdemo.howtodoinjava;import java.util.concurrent.BlockingQueue;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;public class ProducerConsumerExample {  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {    int numProducers = 4;    int numConsumers = 3;    BlockingQueue<Object> myQueue = new LinkedBlockingQueue<>(20);    for (int i = 0; i < numProducers; i++) {      new Thread(new Producer(myQueue)).start();    }    for (int i = 0; i < numConsumers; i++) {      new Thread(new Consumer(myQueue)).start();    }    // Let the simulation run for, say, 10 seconds    Thread.sleep(10 * 1000);    // End of simulation - shut down gracefully    System.exit(0);  }}

当我们运行以上代码,会发现类似如下输出结果:

Consumed resource - Queue size now = 1Produced resource - Queue size now = 1Consumed resource - Queue size now = 1Consumed resource - Queue size now = 1Produced resource - Queue size now = 1Produced resource - Queue size now = 1Produced resource - Queue size now = 1Consuming object java.lang.Object@14c7f728Consumed resource - Queue size now = 0Consuming object java.lang.Object@2b71e323Consumed resource - Queue size now = 0Produced resource - Queue size now = 0Produced resource - Queue size now = 1Produced resource - Queue size now = 2Consuming object java.lang.Object@206dc00bConsumed resource - Queue size now = 1Produced resource - Queue size now = 2Produced resource - Queue size now = 3Consuming object java.lang.Object@1a000bc0Consumed resource - Queue size now = 2Consuming object java.lang.Object@25b6183dConsumed resource - Queue size now = 1Produced resource - Queue size now = 2Produced resource - Queue size now = 3......Produced resource - Queue size now = 20Consuming object java.lang.Object@2b3cd3a6Consumed resource - Queue size now = 19Produced resource - Queue size now = 20Consuming object java.lang.Object@3876982dConsumed resource - Queue size now = 19Produced resource - Queue size now = 20

从输出结果中,我们可以发现队列大小永远不会超过20,消费者线程消费了生产者生产的资源。

 

译文链接:http://howtodoinjava.com/algorithm/producer-consumer-problem-using-blockingqueue/