生产者/消费者模式(BlockingQueue)

本篇blog写于15年4月,之前在自己的搭建的Blog中收录,现迁移到简书,希望可以让更多的同学学习了解,本人会把之前原Blog中写的文章统统迁移到简书,和大家共同学习探讨,一起进步。下面进入正题:

可能有很多同学不太了解生产者/消费者模式,也可能有同学会说:”四人帮(Gang Of Four)的23中设计模式中根本就没有生产者/消费者模式啊。”,你说的也对,GOF中是没有生产者/消费者模式,GOF中的23种设计模式主要是基于OO的,但模式可以是OO的,也可以不是OO的呀。所以,消除你的疑虑吧,生产者/消费者模式还是很强大的,大多数时候,它是用来解决并发问题的,后续,我会学习并总结一下JDK Concurrent包下的一些类,但今天我们主要聊一聊这个有趣的模式吧。

生产者/消费者模式简介

其实从字面意义上理解,某个模块负责生产数据,而另一个模块负责处理这些数据,那么产生数据的模块,就称为生产者而消费数据的模块就称为消费者喽。但是生产者/消费者模式还有一个重要的地方就是缓存区,你可以把它理解为一个古时候的媒婆,也就是现在的红娘(举例子而已,并不是单身狗),生产者把产生的数据放入缓存区,消费者从缓存区取得数据进行处理。大部分人往往对图像的理解和记忆是更加深刻的,如果你也是这样那就看图吧:(正所谓无图言屌)

生产者/消费者模式优势

  • 解耦

    生产者和消费者之间没有直接依赖,都依赖于缓存区,所以达到了解耦的目的。

  • 并发

    正因为生产者和消费者没有直接耦合在一起,所以生产者和消费者是两个独立的并发主体,生产者把数据生产数来,丢到缓存区,就可以继续生产数据了,消费者亦是如此。

  • 支持忙闲不均

    缓冲区还有另一个好处。如果制造数据的速度时快时慢,缓冲区的好处就体现出来了。当数据制造快的时候,消费者来不及处理,未处理的数据可以暂时存在缓冲区中。等生产者的制造速度慢下来,消费者再慢慢处理掉。

    既然我们已经了解了生产者/消费者模式,那么我们接下来就用代码来实现一下吧:

    public class ProducerConsumerPattern {
    
      public static void main(String[] args) {
    
          BlockingQueue blockingDeque = new LinkedBlockingQueue();
    
          Thread threadProducer = new Thread(new Producer(blockingDeque));
          Thread threadConsumer = new Thread(new Consumer(blockingDeque));
    
          threadConsumer.start();
          threadProducer.start();
      }
    
      static class Producer implements Runnable{
    
          private final BlockingQueue blockingQueue;
    
          public Producer(BlockingQueue blockingQueue) {
    
              this.blockingQueue = blockingQueue;
          }
    
          @Override
          public void run() {
              for (int i = 0; i < 10; i++) {
                  try {
                      System.out.println("producer"+i);
                      blockingQueue.put(i);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              }
          }
      }
    
      static class Consumer implements Runnable{
    
          private final BlockingQueue blockingQueue;
    
          public Consumer(BlockingQueue blockingQueue) {
              this.blockingQueue = blockingQueue;
          }
          @Override
          public void run() {
              for (;;) {
                  try {
                      System.out.println("consumer"+blockingQueue.take());
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              }
          }
      }
    }

    上面的代码是使用了concurrent包下的一个阻塞队列BlockingQueue,相对来说比较简单,当然你也可以使用wait()和notify()方法或者await()和signal()方法实现,如果你有看过LinkeBlockingQueue的源码,那么你会发现,LinkedBlockingQueue就使用了后者(为了简单明了,我使用了静态内部类,生产环境当中一般都是分开的)。

    总结

    笔者在阅读了LinkedBlockingQueue的源码并简单的看了下concurrent包下的类之后,发现着实有趣,所以才会有文章开头讲的计划着在将来的一段时间里学习一下concurrent包,如果你同样有兴趣,不妨花点时间看看吧,或许会有意想不到的收获哦。

    如果你想更加细致的了解生产者/消费者模式,建议参考编程随想的生产者/消费者模式概述。

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