[JavaEE] - 阻塞队列、生产消费者模型（较难）

最编程 2024-09-30 08:06:06

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阿华代码，不是逆风，就是我疯，你们的点赞收藏是我前进最大的动力！！希望本文内容能够帮助到你！

一：阻塞队列

1：概念

2：阻塞队列与普通队列比较

二：“生产者消费者模型”——包饺子

1：包饺子流程

2：分工协作

（1）解释

（2）问题

三：“生产者消费者模型”——分布式系统

1：分布式模型

2：队列阻塞优化

3：缺点

4：优点

①解耦合

②缓冲压力（削峰填谷）

四：自己实现一个阻塞队列

前引：库中自带阻塞队列的数据结构

编辑

1：自己实现的一个队列

2：线程安全问题

（1）问题一

（2）阻塞队列部分怎么写

①用wait

②唤醒问题

③解决方法：

一：阻塞队列

1：概念

对于一个满的队列，入队操作就会陷入阻塞，直到这个队列有元素出队后，才可以往队列里面加入元素。

对于一个空的队列，出队操作就会陷入阻塞，直到这个队列有元素入队后，才可以对队列进行出队操作

2：阻塞队列与普通队列比较

阻塞队列在多线程中是比价安全的

二：“生产者消费者模型”——包饺子

1：包饺子流程

①和面（一般一个人即可，不适用于多线程）

②撵饺子皮

③包饺子

上述②③可以多线程进行

假设现在有三个滑稽老铁包饺子

假设，每个滑稽老铁拿到擀面杖，擀了一个皮，包了一个饺子，在这个过程中，滑稽老铁会争夺擀面杖（锁竞争），虽然比单线程快，但是效率还是很低

2：分工协作

（1）解释

上述图，一号老铁负责专门撵饺子皮（生产），2,3号负责包饺子，桌子（阻塞队列）负责传递饺子皮，大大提高了包饺子的效率。

（2）问题

①1号滑稽撵饺子皮的速度远远大于包饺子的速度，导致桌子上全是饺子皮，此时桌子就相当于队列阻塞

②1号滑稽撵饺子皮的速度远远小于包饺子的速度，导致桌子上是空的，2号3号空闲，此时桌子就相当于队列空

三：“生产者消费者模型”——分布式系统

1：分布式模型

通过上面的简述我们来看实际开发中是怎样的模型

实际开发过程中，服务器的整个功能往往是由多个服务器分工，它们彼此间通过网络通信进行交互。

2：队列阻塞优化

但在上述图中，A与B，A与C之间的耦合性比较强，有一个挂了，很可能就会影响到其它的服务器，于是我们引入队列阻塞

A和BCD之间不是直接交互了，而是通过队列这个中间桥梁进行交互，如果B挂了，也不会影响到ACD

3：缺点

①系统更复杂了，要维护的服务器变多

②效率降低，有阻塞队列这个中间商，必然会增加开销了

4：优点

①解耦合

②缓冲压力（削峰填谷）

四：自己实现一个阻塞队列

前引：库中自带阻塞队列的数据结构

在Java标准库中提供了三种现成的带有阻塞队列的数据结构

其中它们的入队列有两种方法put（自带阻塞效果）offer（不带有阻塞效果）

下面我们举例一种

ArrayBlockingQueue queue2 = new ArrayBlockingQueue<>(100);
        try {
            queue2.put("put方法不带阻塞功能");
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        queue2.offer("offer方法带有阻塞功能");

        try {
            System.out.println(queue2.take());
            System.out.println(queue2.take());

        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

1：自己实现的一个队列

package thread;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: Hua YY
 * Date: 2024-09-25
 * Time: 17:47
 */
class MyQueue{
    String[] elems = null;
    int head = 0;//记录出元素时
    int tail = 0;//记录进元素时
    int size = 0;//当前队列中有多少个元素
    public MyQueue(int capacity){
        elems = new String[capacity];
    }
    public void put(String elem){
        if (size >= elems.length ){
            //此时队列满了放不了要在这写阻塞
            return;
        }
        elems[tail] = elem;
        tail++;
        if(tail >= elems.length){
            tail = 0;
        }
        size++;
    }
    public String take(){
        if(size <= 0){
            return null;
        }
        String elem = elems[head];
        head++;
        if (head >= elems.length){
            head = 0;
        }
        size--;
        return elem;
    }

}
public class ThreadDemon31 {
    public static void main(String[] args) {
        MyQueue queue = new MyQueue(100);
        queue.put("aaa");
        queue.put("bbb");
        queue.put("ccc");
        queue.put("ddd");
        System.out.println("开始出队列");
        System.out.println(queue.take());
        System.out.println(queue.take());
        System.out.println(queue.take());
        System.out.println(queue.take());
    }
}