多线程-生产者消费者（BlockingQueue实现）

三、采用BlockingQueue实现

BlockingQueue也是java.util.concurrent下的主要用来控制线程同步的工具。

BlockingQueue有四个具体的实现类,根据不同需求,选择不同的实现类
1、ArrayBlockingQueue：一个由数组支持的有界阻塞队列，规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。

2、LinkedBlockingQueue：大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。

3、PriorityBlockingQueue：类似于LinkedBlockQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数的Comparator决定的顺序。

4、SynchronousQueue：特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成的。

LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定的话，默认最大是Integer.MAX_VALUE,其中主要用到put和take方法，put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费，take方法在队列空的时候会阻塞，直到有队列成员被放进来。

import java.util.concurrent.BlockingQueue;  

public class Producer implements Runnable {

    BlockingQueue<String> queue;  

    public Producer(BlockingQueue<String> queue) {

        this.queue = queue;

    }  

    @Override

    public void run() {

        try {

            String temp = "A Product, 生产线程："

                    + Thread.currentThread().getName();

            System.out.println("I have made a product:"

                    + Thread.currentThread().getName());

            queue.put(temp);//如果队列是满的话，会阻塞当前线程

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }  

}  

import java.util.concurrent.BlockingQueue;  

public class Consumer implements Runnable{

    BlockingQueue<String> queue;  

    public Consumer(BlockingQueue<String> queue){

        this.queue = queue;

    }  

    @Override

    public void run() {

        try {

            String temp = queue.take();//如果队列为空，会阻塞当前线程

            System.out.println(temp);

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}  

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;  

public class Test3 {  

    public static void main(String[] args) {

      BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>(2);

     // BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>();

     //不设置的话，LinkedBlockingQueue默认大小为Integer.MAX_VALUE  

    // BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(2);  

        Consumer consumer = new Consumer(queue);

        Producer producer = new Producer(queue);

        for (int i = 0; i < 5; i++) {

            new Thread(producer, "Producer" + (i + 1)).start();  

            new Thread(consumer, "Consumer" + (i + 1)).start();

        }

    }

}

BlockingQueue接口，扩展了Queue接口

package java.util.concurrent;

import java.util.Collection;

import java.util.Queue;

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {

    boolean add(E e);

    boolean offer(E e);

    void put(E e) throws InterruptedException;

    boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)

        throws InterruptedException;

    E take() throws InterruptedException;

    E poll(long timeout, TimeUnit unit)

        throws InterruptedException;

    int remainingCapacity();

    boolean remove(Object o);

    public boolean contains(Object o);

    int drainTo(Collection<? super E> c);

    int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements);

}

我们用到的take() 和put(E e)

两个方法，在ArrayBlockingQueue中的实现

  public void put(E e) throws InterruptedException {

        if (e == null) throw new NullPointerException();

        final E[] items = this.items;

        final ReentrantLock lock = this.lock;

        lock.lockInterruptibly();

        try {

            try {

                while (count == items.length)

                    notFull.await();

            } catch (InterruptedException ie) {

                notFull.signal(); // propagate to non-interrupted thread

                throw ie;

            }

            insert(e);

        } finally {

            lock.unlock();

        }

  }

 private void insert(E x) {

        items[putIndex] = x;

        putIndex = inc(putIndex);

        ++count;

        notEmpty.signal();

}

 public E take() throws InterruptedException {

        final ReentrantLock lock = this.lock;

        lock.lockInterruptibly();

        try {

            try {

                while (count == 0)

                    notEmpty.await();

            } catch (InterruptedException ie) {

                notEmpty.signal(); // propagate to non-interrupted thread

                throw ie;

            }

            E x = extract();

            return x;

        } finally {

            lock.unlock();

        }

    }

 private E extract() {

        final E[] items = this.items;

        E x = items[takeIndex];

        items[takeIndex] = null;

        takeIndex = inc(takeIndex);

        --count;

        notFull.signal();

        return x;

    }

看得到其实也是利用了Lock以及Condition条件变量的await()方法和signal()方法实现的，这个实现和我们之前实现的Lock用法区别：

1）使用了两个条件变量 consume的await放置在notEmpty 之上，唤醒在put的时候，produce的await放置在notfull之上，唤醒在take()的时候，唤醒是signal而不是signalAll，这样做就不会因为大量唤醒导致竞争从而减低效率，通过锁对象的分析，减低竞争

优点：更有利于协调生产消费线程的平衡

巴特西

多线程-生产者消费者（BlockingQueue实现）

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