你一定不知道如何用Java高效解決生產者和消費者的經典問題

圖片發自簡書App

很久之前面試遇到過這個問題,當時懵逼了,結果啪啪啪就跪了。不過最近有在看java方面的知識,所以,從新來回顧這個讓我傷心的經典問題。

問題是這樣的:

要求設計這兩個進程使其滿足如下要求.
1.生產順序按照隊列的方式,先進先出.
2.生產和消費可以同時進行
3.當生產容量滿了后,不能繼續生產,消費完了后不能繼續消費
4.當生產容量滿了或者消費完了,要節約CPU開銷(不能使用sleep( ) )
5.盡量少定義變量,高效率實現.

看到題目,我又懵逼了。不過,先冷靜下來,仔細的研讀一下題目,你會發現出題者想考的是線程并發和線程池的問題。我覺得第一時刻把握住出題者的意圖是非常重要的(滾! 你是在傳授考試技巧么).

要求1 是限制我們去采用一個Queue,特點是先進先出。
要求2,3 是需要考慮線程的同步問題。
要求4,5 需要考慮性能的問題。

ok,到目前為止,我想到的是通過鎖機制來實現消費者和生產者,即在生產者中判斷當前的產量是否達到最大,如果達到最大產能,那么生產者需要休息一下了,因為此刻倉庫已經滿了。同時需要通知到消費者來進行消費。那么對于消費者,也存在類似的問題,就是消費者在發現倉庫有商品空位的時候需要去通知生產者來生產商品,通過這樣協作方式,使生產者和消費者產生一種高效的配合機制。這才是老板所希望看到的。

直到今天,我發現其實是可以采用LinkedBlockingQueue來實現解決上面的問題。關于LinkedBlockingQueue的說明請移步至:http://www.lxweimin.com/p/cc2281b1a6bc

下面是我的一種實現方式,僅供參考,有問題歡迎拍磚。

上來我就創建一個消費者,讓他負責消費那些生產出來的商品。

package com.iknow;
public class Consumer extends Thread {
    private Storage storage;
    public Consumer(Storage storage) {
        this.storage = storage;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Storage.Goods goods = storage.goods.take();
                System.out.printf(String.valueOf(storage.goods.size())+"\\n");
                Thread.sleep(300);
                System.out.println("消費" + " " + goods.getName());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

上來我又就創建一個生產者,其實也是一個線程類。

package com.iknow;
public class Producer extends Thread {

    private Storage storage;
    private int i = 0;
    public Producer(Storage storage) {
        this.storage = storage;
    }

    @Override
    public void run() {

        while (true) {
            try {
                storage.goods.put(new Storage.Goods("蘋果"+ i));
                Thread.sleep(100);
                i++;
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

有了生產者和消費者線程還不夠,我這里還給了一個倉庫,倉庫中包含一個商品類。

package com.iknow;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
public class Storage {

    public static int MAX_COUNT = 5;    //容量為5

    public BlockingQueue<Goods> goods = new LinkedBlockingQueue<Goods>(MAX_COUNT);
    public Storage() {
    }
    public static class Goods {
        int id;
        String name;

        public Goods(String name) {
            this.name = name;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
}

接下來布置一個場景:

package com.iknow;
import java.util.concurrent.*;

public class TestThread {
    public static Object obj = new Object();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        Storage storage = new Storage();
        Consumer consumer1 = new Consumer(storage);
        Consumer consumer2 = new Consumer(storage);
        Producer producer = new Producer(storage);

        service.submit(consumer1);
        service.submit(consumer2);
        service.submit(producer);

    }
}

THE END
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