Java并发(二十五)----异步模式之生产者/消费者

1. 定义

要点

• 与Java并发(二十二)----同步模式之保护性暂停中的保护性暂停中的 GuardObject 不同，不需要产生结果和消费结果的线程一一对应

• 这样的好处是消费队列可以用来平衡生产和消费的线程资源

• 生产者仅负责产生结果数据，不关心数据该如何处理，而消费者专心处理结果数据

• 消息队列是有容量限制的，满时不会再加入数据，空时不会再消耗数据

• JDK 中各种阻塞队列，采用的就是这种模式

2. 实现

// 线程安全，只有get方法，且没有子类
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;
    }
}
​
// 消息队列类 Java 线程之间通信
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("没货了, wait");
                try {
                    queue.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 从队列头部获取消息并返回
            Message message = queue.removeFirst();
            queue.notifyAll();
            return message;
        }
    }
​
    public void put(Message message) {
        synchronized (queue) {
            while (queue.size() == capacity) {
                log.debug("库存已达上限, wait");
                try {
                    queue.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 将新的消息加在尾部
            queue.addLast(message);
            queue.notifyAll(); 
        }
    }
}

3. 应用

MessageQueue messageQueue = new MessageQueue(2);
// 4 个生产者线程, 下载任务
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    int id = i;
    new Thread(() -> {
        try {
            log.debug("download...");
            List<String> response = Downloader.download(); // 模拟生产消息，三秒后返回response
            log.debug("try put message({})", id);
            messageQueue.put(new Message(id, response));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }, "生产者" + i).start();
}
​
// 1 个消费者线程, 处理结果
new Thread(() -> {
    while (true) {
        Message message = messageQueue.take();
        List<String> response = (List<String>) message.getMessage();
        log.debug("take message({}): [{}] lines", message.getId(), response.size());
    }
​
}, "消费者").start();

某次运行结果

10:48:38.070 [生产者3] c.TestProducerConsumer - download...
10:48:38.070 [生产者0] c.TestProducerConsumer - download...
10:48:38.070 [消费者] c.MessageQueue - 没货了, wait
10:48:38.070 [生产者1] c.TestProducerConsumer - download...
10:48:38.070 [生产者2] c.TestProducerConsumer - download...
10:48:41.236 [生产者1] c.TestProducerConsumer - try put message(1)
10:48:41.237 [生产者2] c.TestProducerConsumer - try put message(2)
10:48:41.236 [生产者0] c.TestProducerConsumer - try put message(0)
10:48:41.237 [生产者3] c.TestProducerConsumer - try put message(3)
10:48:41.239 [生产者2] c.MessageQueue - 库存已达上限, wait
10:48:41.240 [生产者1] c.MessageQueue - 库存已达上限, wait
10:48:41.240 [消费者] c.TestProducerConsumer - take message(0): [3] lines
10:48:41.240 [生产者2] c.MessageQueue - 库存已达上限, wait
10:48:41.240 [消费者] c.TestProducerConsumer - take message(3): [3] lines
10:48:41.240 [消费者] c.TestProducerConsumer - take message(1): [3] lines
10:48:41.240 [消费者] c.TestProducerConsumer - take message(2): [3] lines
10:48:41.240 [消费者] c.MessageQueue - 没货了, wait