生产者消费者模式的使用分析

生产者消费者模式并不是GOF提出的23种设计模式之一，23种设计模式都是建立在面向对象的基础之上的，但其实面向过程的编程中也有很多高效的编程模式，生产者消费者模式便是其中之一，它是我们编程过程中最常用的一种设计模式。 生产者消费者模式是为了解决哪一类问题而产生的呢？ 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。 生产者消费者的关系如下图所示：    生产者消费者模式的原理描述： （1）生产者仅仅在仓储未满时候生产，仓满则停止生产。 （2）消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费，仓空则等待。 （3）当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。 （4）生产者在生产出可消费产品时候，应该通知等待的消费者去消费。 下面通过一个例子描述下生产者消费者模式的使用。  1、第一个文件ProductStorage.java

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/**  * 库存商品管理类   */ public class ProductStorage {     /**      * 最大库存量      */     public static final int Maximum = 100;          /**      * 当前库存量      */     public static int Currentimum = 50;          /**      * 库存管理实例      */     private static ProductStorage instance;          private ProductStorage(){}          /**      * 获取单例      * @return      */     public static ProductStorage getInstance(){         if(instance == null){             instance = new ProductStorage();         }         return instance;     }          /**      * 生产产品      */     public synchronized void product(){         while(Currentimum >= Maximum/2){             try {                 wait();             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }         }         Currentimum++;         System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread().getName() + "--生产者生产了一个商品，当前库存量："+ Currentimum);         notifyAll();     }          /**      * 消费产品      */     public synchronized void consume(){         while(Currentimum <= 0){             try {                 wait();             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }         }         Currentimum--;         System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread().getName() + "--消费者消费了一个商品，当前库存量："+ Currentimum);         notifyAll();     } } 2、第二个文件Producter.java

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/**  * 商品生产者模型  */ public class Producter implements Runnable {          @Override     public void run(){         while(true){             try {                 Thread.sleep(500);             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }             ProductStorage.getInstance().product();         }     } } 3、第三个文件Consumer.java  

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/**  * 商品消费者模型  */ public class Consumer implements Runnable{     @Override     public void run() {         while(true){             try {                 Thread.sleep(1000);             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }             ProductStorage.getInstance().consume();         }              } } 4、第四个文件TestMain.java  

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import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class TestMain {     public static void main(String [] args){         startProductThread();         startConsumThread();     }          /**      * 开启生产者线程      */     public static void startProductThread(){         System.out.println("--生产者线程执行开始--");         int pThreadSize = 10;         ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(pThreadSize);         for(int i=0;i<pThreadSize;i++){             Producter productThread = new Producter();             Thread thread = new Thread(productThread);             pool.execute(thread);         }         System.out.println("--生产者线程执行结束--");     }          /**      * 开启消费者线程      */     public static void startConsumThread(){         System.out.println("--消费者线程执行开始--");         int pThreadSize = 10;         ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(pThreadSize);         for(int i=0;i<pThreadSize;i++){             Consumer consumeThread = new Consumer();             Thread thread = new Thread(consumeThread);             pool.execute(thread);         }         System.out.println("--消费者线程执行结束--");     } } 5、生产者消费者模式的优点： （1）将生产模块和消费模块分隔开，从而降低了程序的耦合，便于程序的扩展和维护。 （2）将生产模块和消费模块的分隔，可使生产模块的运行不再依赖消费模块的执行，由同步改为异步执行并且都可支持并发，从而大大提高了程序的效率。 （3）生成者生产的数据存放在缓冲区中，消费者可以按照自己的逻辑来取出数据处理，从而可以有效避免消费模块任务执行负载不均的问题。