Java使用阻塞队列BlockingQueue实现生产者消费者的方法

2024-11-11 14:11:06 作者：麦田

BlockingQueue是一个支持阻塞插入和移除操作的队列,常用于多线程环境下的生产者和消费者场景,文章介绍了阻塞队列BlockingQueue的概念和其在生产者消费者模式中的应用,提供了一个简单的示例,展示了如何使用ArrayBlockingQueue来实现生产者消费者模式

什么是阻塞队列

阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。

1、支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
2、支持阻塞的移除方法：意思是在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是向队列里添加元素的线程，消费者是从队列里取元素的线程。阻塞队列就是生产者用来存放元素、消费者用来获取元素的容器。

Java中提供了几个对BlockingQueue的实现类，如: ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, PriorityBlockingQueue, SynchronousQueue 等

在处理生产者/消费者问题上我们将会使用ArrayBlockingQueue来实现，如下是我们需知道的重要方法：

put(E e): 这个方法用于向队列中插入元素，如果队列已满，需要等待可用的这间。
E take(): 这个方法用于从队列头部获取或者移除元素，如果队列为空则需要等待可用的元素。

使用BlockingQueue来解决生产者/消费者示例

Mantou类

Producer产生的普通Java对象，并添加到队列中。

/**
 * Producer产生的馒头类
 * @author itmyhome
 *
 */
public class Mantou {
    private String mantou;
    public Mantou(String mantou) {
        this.mantou = mantou;
    }
    public String getMantou() {
        return mantou;
    }
    public void setMantou(String mantou) {
        this.mantou = mantou;
    }
}

Producer生产者类

Producer这个类会产生消息并将其放入队列中。

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
public class Producer implements Runnable {
    BlockingQueue<Mantou> queue;
    public Producer(BlockingQueue<Mantou> queue) {
        this.queue = queue;
    }
    @Override
    public void run() {
        // 生产馒头
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Mantou mt = new Mantou("" + i);
            try {
                Thread.sleep(100);
                queue.put(mt);
                System.out.println("生产馒头: " + mt.getMantou());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 添加退出消息
        Mantou msg = new Mantou("exit");
        try {
            queue.put(msg);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Consumer消费者类

Consumer类会从队列获取消息进行处理。如果获取的是退出消息则结束。

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
public class Consumer implements Runnable {
    BlockingQueue<Mantou> queue;
    public Consumer(BlockingQueue<Mantou> queue) {
        this.queue = queue;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            Mantou mantou;
            // 获取并处理消息直到接收到“exit”消息
            while (!(mantou = queue.take()).getMantou().equals("exit")) {
                Thread.sleep(100);
                System.out.println("消费馒头： " + mantou.getMantou());
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

ProducerConsumerService

生产者/消费者的服务类将会产生固定大小的BlockingQueue，生产者和消费者同时共享该BlockingQueue，该服务类会起启动生产者和消费者线程。

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
/**
 * @author itmyhome
 *
 */
public class ProducerConsumerService {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建大小为10的 BlockingQueue
        BlockingQueue<Mantou> queue = new ArrayBlockingQueue<Mantou>(10);
        Producer producer = new Producer(queue);
        Consumer consumer = new Consumer(queue);
        // 开启 producer线程向队列中生产消息
        new Thread(producer).start();
        //开启 consumer线程 中队列中消费消息
        new Thread(consumer).start();
        System.out.println("Producer and Consumer has been started");
    }
}

程序运行结果：

Producer and Consumer has been started
生产馒头： 0
生产馒头： 1
消费馒头： 0
消费馒头： 1
生产馒头： 2
消费馒头： 2
生产馒头： 3
消费馒头： 3
生产馒头： 4
消费馒头： 4
生产馒头： 5
消费馒头： 5
生产馒头： 6
消费馒头： 6
......

参考资料

[1]: Java并发编程的艺术
[2]: http://www.cnblogs.com/tonyspark/p/3722013.html

到此这篇关于Java使用阻塞队列BlockingQueue实现生产者消费者的文章就介绍到这了,更多相关Java生产者消费者内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！