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Java多线程设计模式(2)生产者与消费者模式
1 Producer-Consumer Pattern
Producer-Consumer Pattern主要就是在生产者与消费者之间建立一个“桥梁参与者”，用来解决生产者线程与消费者线程之间速度的不匹配。
当要从某个线程Produccer参与者将数据传输给其它线程Consumer参与者的时候，此时就可以在中间加一个Channel参与者，在Channel参与者中以某种方式存放接受的数据，再以某方式来获取收到的数据，Channel就可以来缓存两个线程之间传输的数据，在Channel参与者为了保证安全性，也要用Guarded Suspension Pattern模式。
Channel参与者作为一个中间者，当Channel参与者从Producer参与者接收到数据，可以用三种方式将数据按顺序 传递给Consumer参与者。
1 队列，这是一种按照FIFO的方式存储数据，即最先到达的数据最先传输给Consumer参与者。在Java中，可以利用数组形式来存放，每次从数组下标最前端获取数据，而从数组下标最后端来缓存数据。也可以利用LinkedList来存放，每次缓存数据的时候，利用LinkedList.addLast(obj),每次获取数据的时候利用LinkedList.removeFirst();移除并且返回队列的第一个元素。
2 堆栈，这是一种以LIFO的方式存储数据，即最先到达的数据最后传输给Consumer参与者。在Java中，对于堆栈的实现，可以直接使用LinkedList，利用pop()从栈顶弹出一个数据来获取数据，利用push(obj)来向堆栈中缓存一个数据
3 优先级队列，对于缓存的数据设置一些优先级来存储。
生产者与消费者模式，其实就是线程之间的合作关系，同时又包含了互斥关系。所谓的合作就是生产者生成产品，提供消费者消费。所谓的互斥就是生产者和消费者对于中间的缓冲区是互斥访问的。
实例：
几个厨师制作食物，将物品放置在桌子上，但是桌子放置的盘子有限，消费者可以从桌子上获取食物来吃。当桌子上有空位置的时候，厨师就可以继续放置做好的食物，且通知消费者来吃，但是满了就只能一直等待消费者吃了有空的位置。而消费者每次取食物的时候，如果桌子上面有食物，则就取走，并且通知厨师来做食物，如果没有则就等待。
生产者Producer代码：
package whut.producer;import java.util.Random;public class MakerThread extends Thread{ private final Table table; private final Random random; private static int id=0; public MakerThread(String name,Table table,long seed) { super(name); this.table=table; this.random=new Random(seed); } public void run() { try{ while(true) { Thread.sleep(random.nextInt(1000)); String cake=" [Cake No."+nextId()+" by "+Thread.currentThread().getName()+"]"; table.put(cake); } }catch(InterruptedException e) { } } //为了使得所有实例共享该字段 public static synchronized int nextId() { return id++; }}
消费者Consumer代码：
package whut.producer;import java.util.Random;public class EaterThread extends Thread{ private final Table table; private final Random random; public EaterThread(String name,Table table,long seed) { super(name); this.table=table; this.random=new Random(seed); } public void run() { try{ while(true) { String cake=table.take(); Thread.sleep(random.nextInt(1000)); } }catch(InterruptedException e) { } }}
Channel中间缓冲区，关键部分
package whut.producer;public class Table {private final String[] cakes;//利用数组来作为缓冲区 private int head;//下一次蛋糕取的位置 private int tail;//下一次蛋糕放置位置 private int count;//桌子上蛋糕的总数 public Table(int count) { this.cakes=new String[count]; this.head=0; this.tail=0; this.count=0; } public synchronized void put(String cake)throws InterruptedException { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" puts "+cake); while(count>=cakes.length) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Begin wait...."); wait(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" End wait...."); } cakes[tail]=cake; tail=(tail+1)%cakes.length; count++; notifyAll(); } //取蛋糕 public synchronized String take()throws InterruptedException { while(count<=0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Begin wait...."); wait(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" End wait...."); } String cake=cakes[head]; head=(head+1)%cakes.length; count--; notifyAll(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" gets "+cake); return cake; }}测试类：
package whut.producer;public class MainTest { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub Table table=new Table(3); new MakerThread("MakerThread-1",table,31415).start(); new MakerThread("MakerThread-2",table,92653).start(); new MakerThread("MakerThread-3",table,58979).start(); new EaterThread("EaterThread-1",table,32384).start(); new EaterThread("EaterThread-2",table,32384).start(); new EaterThread("EaterThread-3",table,32384).start(); //可以通过调用interrupt来去中断结束任何线程 }}
Java多线程设计模式(2)生产者与消费者模式