多线程程序设计学习（6）Producer-Consumer模式

Producer-Consumer【生产消费者模式】
一:Producer-Consumer pattern的参与者
--->产品（蛋糕）
--->通道（传递蛋糕的桌子）
--->生产者线程（制造蛋糕的线程）
--->消费者线程（吃掉蛋糕的线程）


       

二：Producer-Consumer pattern模式什么时候使用
--->大量生产+大量消费的模式


三：Producer-Consumer pattern思考
--->【生产消费者模式】，肩负保护数据安全性使命的是通道参与者。通道参与者参与进行线程间的共享互斥，让生产着能正确将数据传递到消费者手中。
--->通道（桌子）的put和take方法都使用了【独木桥模式】，而生产者和消费者都不想依赖table类的详细实现，也就说，生产者不必理会其他线程，只管生产并put，同样消费者也不必理会其他线程，只管take就好。而线程的共享互斥，synchronized,wati,notifyAll这些考虑的多线程操作的代码，全都隐藏在通道table类里。提高了table的复用性。

--->生产者消费者模式，存在两方处理速率不同的话，必然造成一方等待，或占用通道大量内存的问题。


--->多线程合作的口决
        线程的合作要想：放在中间的东西
        线程的互斥要想：应该保护的东西

--->多生产者对单一消费者，如果情况合理，一方可以不用考虑互斥，就不用加锁，提升性能。

四进阶说明
--->习惯编写java多线程。当所调用的方法抛出，或内部抓住异常：InterruptedException.
        ==>通常传递给我们两个信息。（1）这是‘需要花点时间’的方法（2）这是‘可以取消’的方法
        ==>告诉我们方法内部有这三个选手：java.lang.Object类里的wait方法        
                                                                                     java.lang.Thread类里的sleep方法
                                                                                     java.lang.Thread类里的join方法
                
--->需要花点时间的方法
        wait==>执行wait方法的线程，进入wait set里休眠，等待notify,notifyAll唤醒。在休眠期间不会活动，因此需要花费时间。
        sleep==>执行sleep,会暂停执行参数内所设置的时间，这也是需要花费时间
        join==>会等待制定的线程结束为止。才执行本线程。也就是花费直到制定线程结束之前的这段时间

--->可以取消的方法。
        因为需要花费时间，会降低程序的响应性，所以我们会希望像下面这样可以在中途放弃（取消）执行这个方法
        1取消wait方法等待notify,notifyAll唤醒的操作
        2取消sleep方法等待设置长度时间的操作
        3取消join方法等待其他线程结束的操作

--->取消线程等待的详细解说
       （1） A线程的实例为athread,线程体内部执行Thread.sleep(1000)时，想取消其睡眠状态。则需要B线程中取消。
                --->在B线程中用athread.interrupt().
                --->则A线程终止睡眠，并抛出或被抓住InterruptedException
                --->这个时候A线程的catch块的代码，至关重要。
      （2） A线程的实例为athread,线程体内部执行wait()时，想取消等待notify,notifyAll唤醒的操作。则需要B线程中取消。
                --->在B线程体中用athread.interrupt().
                --->则A线程终止等待状态，并尝试重新获取锁定。
                --->获取锁定后，抛出或被抓住InterruptedException
                --->这个时候A线程的catch块的代码，至关重要。
      （3）A线程的实例为athread,线程体内部执行join()，想等待其他线程执行结束。则需要B线程中取消。
                 --->在B线程中用athread.interrupt().
                --->则A线程终止睡眠，并抛出或被抓住InterruptedException
                --->这个时候A线程的catch块的代码，至关重要。


--->线程对象.interrupt(),Thead.interrupted,线程对象.isinterrupted()区别
        ==>interrupt()让等待或休眠的线程变成中断状态，抛出异常
        ==>interrupted()检查线程的中断状态
                                        是中断状态，返回true,并将中断状态修改成非中断状态
                                        不是中断状态，返回false，不做任何操作
        ==>isinterrupted简单的检查线程是否为中断状态，是返回true，不是返回false，不做任何操作



     Producer-Consumer案例
        三个生产蛋糕的线程，三个消费蛋糕的线程，一个传递蛋糕的桌子。

传递蛋糕的桌子

package com.yeepay.sxf.thread5;
/**
 * 在消费线程和生产线程中间起传递作用的桌子
 * @author sxf
 *
 */

public class Table {
    //存放蛋糕的数组
    private String[] cakes;
    //下一个放蛋糕的位置
    private int nextPut;
    //下一个取蛋糕的位置
    private int nextGet;
    //蛋糕数组中蛋糕的数量
    private int count;
    //构造器
    public Table (int count){
        this.cakes=new String[count];
        this.nextGet=0;
        this.nextPut=0;
    }
    //存放蛋糕
    public synchronized  void putCakes(String cake) throws InterruptedException{
        System.out.println("["+Thread.currentThread().getName()+"]put"+cake);
        //警戒条件  如果桌子上蛋糕，慢了，就阻塞生产线程。
        while (count>=cakes.length) {
            wait();            
        }
        //将蛋糕放入模拟队列
        cakes[nextPut]=cake;
        //算出下一个放蛋糕的位置
        nextPut=(nextPut+1)%cakes.length;
        //蛋糕数据量加1
        count++;
        //唤醒别的线程
        notifyAll();
    }
    
    //取蛋糕
    public synchronized String takeCake() throws InterruptedException{
        //判断桌子上是否有蛋糕,如果没有，阻塞线程
        while (count<=0) {
            wait();
        }
        //取出蛋糕
        String cake=cakes[nextGet];
        //计算出下一个取蛋糕的位置
        nextGet=(nextGet+1)%cakes.length;
        //蛋糕数量减一
        count--;
        //唤醒其他线程
        notifyAll();
        System.out.println("【"+Thread.currentThread().getName()+"】get"+cake);
        return cake;
    }
}

生产蛋糕的线程

package com.yeepay.sxf.thread5;
/**
 * 制造蛋糕线程
 * @author sxf
 *
 */
public class MakeCakeThread implements Runnable{
    //存放蛋糕的桌子
    private Table table;
    
    //构造器
    public  MakeCakeThread(Table table) {
        this.table=table;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i <100; i++) {
                
                try {
                    //生产蛋糕，并放入
                    table.putCakes(Thread.currentThread().getName()+"的蛋糕"+i);
                    //当前线程休息1秒钟
                
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
        }
        
    }

    
}

吃掉蛋糕的线程

package com.yeepay.sxf.thread5;
/**
 * 吃蛋糕的线程
 * @author sxf
 *
 */
public class EatCakeThread implements Runnable {
    //桌子
    private  Table table;
    //构造器
    public EatCakeThread(Table table){
        this.table=table;
    }
    /**
     * 线程体
     */
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            try {
                String cake=table.takeCake();
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
    }
    
}

测试类

package com.yeepay.sxf.thread5;
/**
 * 测试类
 * @author sxf
 *
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        //声明一张桌子
        Table table=new Table(4);
        //声明生产蛋糕的线程
        Thread makeThread1=new Thread(new MakeCakeThread(table));
        makeThread1.setName("尚晓飞师傅");
        Thread makeThread2=new Thread(new MakeCakeThread(table));
        makeThread2.setName("范林军师傅");
        Thread makeThread3=new Thread(new MakeCakeThread(table));
        makeThread3.setName("黄栓林师傅");
        
        //声明吃蛋糕的线程
        Thread eatThread1=new Thread(new EatCakeThread(table));
        eatThread1.setName("顾客1");
        Thread eatThread2=new Thread(new EatCakeThread(table));
        eatThread2.setName("顾客2");
        Thread eatThread3=new Thread(new EatCakeThread(table));
        eatThread3.setName("顾客3");
        
        //启动线程
        makeThread1.start();
        makeThread2.start();
        makeThread3.start();
        eatThread1.start();
        eatThread2.start();
        eatThread3.start();
        
        
    }
}

测试结果：

[尚晓飞师傅]put尚晓飞师傅的蛋糕0
[范林军师傅]put范林军师傅的蛋糕0
【顾客1】get尚晓飞师傅的蛋糕0
【顾客2】get范林军师傅的蛋糕0
[黄栓林师傅]put黄栓林师傅的蛋糕0
【顾客3】get黄栓林师傅的蛋糕0
[尚晓飞师傅]put尚晓飞师傅的蛋糕1
【顾客3】get尚晓飞师傅的蛋糕1
[范林军师傅]put范林军师傅的蛋糕1
【顾客1】get范林军师傅的蛋糕1
[黄栓林师傅]put黄栓林师傅的蛋糕1
【顾客2】get黄栓林师傅的蛋糕1
[尚晓飞师傅]put尚晓飞师傅的蛋糕2