深入浅出多线程（七）之生产者消费者模式

肥婆猪脚粉
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前言

面试的老生常谈就是设计模式，从设计模式可以延伸到各种实战业务，但一般我们都会问几个常用的，单例、工厂这些模式，把话题引申到我们擅长的领域，当被问到单例的时候，我们可以说我们在业务中常用的生产者消费者模式~

生产者消费者模式

生产消费者模式并不是GOF提出的23种设计模式之一，23种设计模式是建立在面向对象的基础上，但其实面向过程的编程中也有很多高效的设计模式，生产者消费者模式便是其中之一，它是我们编程中最常用的一种设计模式。
在实际的软件开发过程中，经常会碰到如下场景：某个模块负责产生数据，这些数据由另一个模块来负责处理（此处的模块是广义的，可以是类、函数、线程、进程等）。产生数据的模块，就形象地称为生产者；而处理数据的模块，就称为消费者。
单单抽象出生产者和消费者，还够不上是生产者／消费者模式。该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间，作为一个中介。生产者把数据放入缓冲区，而消费者从缓冲区取出数据。

实现（使用wait()方法和notify()方法实现生产者消费者模式）

  • 缓冲区(队列形式)：
    • 参数：
      • maxSize：队列容量的最大程度
      • storage：定义一个LinkedList去实现队列装载、
    • 方法：
      • put()：判断缓冲区容量是否最大值，如果是则调用wait()方法，陷入阻塞；反之，插入队列，并唤醒线程；
      • take()：判断缓冲区容量是否为0，如果是则调用wait()方法，陷入阻塞；反之，弹出队列，并唤醒线程
  • 生产者：
    • 构造缓冲区函数
    • 继承Runnable接口并重写Run方法，在里面遍历调用put()
  • 消费者：
    • 构造缓冲区函数
    • 继承Runnable接口并重写Run方法，在里面遍历调用take()
  • 主线程Main()方法：
    • 构造缓冲区、生产者、消费者方法
    • 构造两个线程并传入生产者、消费者。
    • 启动两个线程
public class ProducerConsumerModel {
    public static void main(String[] args) {
        EventStorage eventStorage = new EventStorage();
        Producer producer = new Producer(eventStorage);
        Consumer consumer = new Consumer(eventStorage);
        Thread thread = new Thread(producer);
        Thread thread1 = new Thread(consumer);
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}

//生产者
class Producer implements Runnable{

    private EventStorage eventStorage;

    public Producer(EventStorage eventStorage) {
        this.eventStorage = eventStorage;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            eventStorage.put();
        }
    }
}

//消费者
class Consumer implements Runnable{

    private EventStorage eventStorage;

    public Consumer(EventStorage eventStorage) {
        this.eventStorage = eventStorage;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            eventStorage.take();
        }
    }
}

//定义一个队列
class EventStorage{
    private int maxSize;
    private LinkedList<Date> storage;

    public EventStorage() {
        this.maxSize = 10;
        this.storage = new LinkedList<>();
    }

    public synchronized void put(){
        while (storage.size()==maxSize){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        storage.add(new Date());
        System.out.println("当前仓库容量为"+storage.size());
        notify();
    }

    public synchronized void take(){
        while(storage.size() == 0){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        storage.poll();
        System.out.println("已取出，当前容量为"+storage.size());
        notify();
    }
}

总结

在实际的业务中，信息服务器要接收大批量的客户端请求，原来那种串行化的处理，根本无法及时处理客户端请求，造成信息服务器大量请求堆积，导致丢包异常严重。之后就采用了生产者消费者模式，在业务请求与业务处理间，建立了一个List 类型的缓冲区，服务端接收到业务请求，就往里扔，然后再去接收下一个业务请求，而 多个业务处理线程，就会去缓冲区里取业务请求处理。这样就大大提高了服务器的相应速度。

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