ICode9

精准搜索请尝试: 精确搜索
首页 > 其他分享> 文章详细

线程池(阻塞队列,生产者消费者模式)

2021-12-11 14:00:18  阅读:101  来源: 互联网

标签:Thread 队列 baozis 阻塞 int 线程 new public


线程的等待和通知

Object类中有些方法不可随便调用
wait()、notify()、notifyAll()这三个方法:
1.wait() 使线程主动释放锁,进入等待状态,直到他被其他的线程通过 notify() 和 notifyAll() 唤醒 或者 超过等待时间
2.wait(long) 让当前线程进入等待状态,同时设置时间;直到被通知为止或时间结束
3.notify() 随机通知一个等待线程
4.notifyAll() 通知所有的等待线程

注意:等待和通知方法必须是锁对象,否则会抛出IllegalMonitorStateException

/**
* 通过锁对象将线程等待,经过5秒通知该线程来执行
*/
public class WaitDemo {

    public synchronized void waiteTest() throws InterruptedException {
        //当前方法等待
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "当前方法等待5s");
        this.wait();
    }

    public synchronized void notifyTest(){
        System.out.println("唤醒等待中的方法");
        this.notify();
    }

    public static void main(String[] args) {
        WaitDemo waitDemo = new WaitDemo();
        Thread thread = new Thread(() -> {
            try {
                waitDemo.waiteTest();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        thread.start();
        try {
            Thread.sleep(5000);
            waitDemo.notifyTest();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

wait()和sleep()区别

  1. 调用对象不同

    wait() 由锁对象调用

    sleep() 由线程调用

  2. 锁使用不同

    执行wait后,自动释放锁

    执行sleep后,不会释放锁

  3. 唤醒机制不同

    执行wait后,可以被通知唤醒

    执行sleep后,只能等待时间结束后,自动唤醒

生产者消费者模式

例子:假如一个包子铺卖包子,应该是一边生产,一边销售,工作效率最高。如果来了一群顾客,这时候开始一个个生产效率太低,所以顾客还没来就要开始生产,这就需要一个蒸笼,把生产好的包子放在蒸笼里,顾客来了就卖给顾客。

生产者:生产数据的线程或者进程
消费者:使用数据的线程或进程

而蒸笼就相当于一个缓存区
模式实现思路:
1.添加缓冲区,设置上限
2.向缓存区存放数据,满了使生产者进入等待,有空位置则生产
3.消费者从缓冲区使用数据,缓存区没有数据则消费者等待,有数据再通知消费者

解决问题

  • 为生产和消费解耦
  • 提高并发性能
  • 解决忙闲不均
public class BaoziDemo0 {
    public static void main(String[] args) {
        BaoziShop baoziShop = new BaoziShop();
        //创建一个线程,用来生产
        for (int i = 0; i < 150; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    baoziShop.produceBao(baoziShop.baozis.size() + 1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }

        //创建一个线程,用来消费
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    for (int j = 0; j < 20; j++) {
                        baoziShop.sellBao();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

//包子铺
class BaoziShop{

    //缓冲区 存放数据
    List<BaoZi> baozis = new ArrayList<>();

    //上限
    int MAX_COUNT = 100;

    //生产包子
    public synchronized void produceBao(int id) throws InterruptedException {
        //如果缓存区满了
        if (baozis.size() == MAX_COUNT){
            System.out.println("缓存区满了---------------------" + Thread.currentThread().getName()+"等待");
            this.wait();
        }else {
            //通知卖包子线程
            this.notify();
        }
        BaoZi baoZi = new BaoZi(baozis.size() + 1);
        baozis.add(baoZi);
        System.out.println( Thread.currentThread().getName() + "师傅生产一个包子" + baoZi);
    }

    //卖包子
    public synchronized void sellBao() throws InterruptedException {
        //如果缓存区没包子了
        if (baozis.size() == 0){
            System.out.println("缓存区空了--------------" +Thread.currentThread().getName()+"等待");
            this.wait();
        }else {
        //否则,通知生产包子
            this.notify();
        }
        if (baozis.size()>0){
            BaoZi baoZi = baozis.remove(0);
            System.out.println("顾客买了一个包子" + baoZi);
        }
    }
}

//包子类
class BaoZi{
    public Integer id;

    public BaoZi(Integer id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "BaoZi-"+ id;
    }
}

阻塞队列

应用了生产者消费者模式的集合,能够根据数据满或空的情况,自动对线程执行等待和通知

BlockingQueue接口

  • put 添加数据,达到线程上限会让线程自动等待
  • take 取并删除数据,数据空了会让线程自动等待
    实现类
    ArrayBlockingQueue类 数组
    LinkedBlockingQueue类 链表结构
public class BaoziDemo {
    /**
     * 包子
     */
    static class Baozi{
        private int id;
        public Baozi(int id) {
            this.id = id;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "包子--" + id;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //阻塞队列
        BlockingQueue<Baozi> baozis = new ArrayBlockingQueue<>(100);
        //生产者线程
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 200; i++) {
                //创建包子,添加到阻塞队列,满了就自动阻塞线程
                Baozi baozi = new Baozi(baozis.size() + 1);
                try {
                    baozis.put(baozi);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生产了" + baozi);
            }
        }).start();
        //消费者线程
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 40; j++) {
                    //取包子取完了会自动阻塞
                    try {
                        Baozi take = baozis.take();
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费了" + take);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }
    }
}

线程池

我们创建线程在运行结束后都会被虚拟机销毁,如果线程数量多的话,频繁的创建和销毁线程会大大浪费时间和效率,更重要的是浪费内存。那么有没有一种方法能让线程运行完后不立即销毁,而是让线程重复使用,继续执行其他的任务?

顶层接口:Executor

  • execute(Runnable) 启动线程执行一个任务

ExecutorService 继承 Executor 添加了线程池管理方法,如:shutdown()、shutdownNow()

ThreadPoolExecuter作为线程池的实现类 继承了实现 ExecutorService接口的抽象类AbstractExecutorService

  • corePoolSize 核心线程数,创建线程池后自带线程,不会进行销毁
  • maximumPoolSize 最大线程数
  • keepAliveTime 存活时间,非核心线程能够闲置的时间,超过后被销毁
  • timeUnit 时间单位
  • blockingQueue 阻塞队列 存放任务(Runnable)的集合

优化配置

  1. 核心线程数 应该和CPU内核数量相关 CPU内核数 * N (N和任务执行需要时间和并发量相关)
  2. 最大线程数可以和核心线程数一样,避免频繁创建和销毁线程
  3. 如果存在非核心线程,设置大一点,避免频繁创建和销毁线程
  4. 阻塞队列使用LinkedBlockingQueue,插入和删除任务效率更高
public class ThreadPoolExecutorDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService threadPoolExecutor =
                new ThreadPoolExecutor(2, 5,
                        5000L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>() {
                });
        for (int i = 0;i<50; i++) {
            int n = i+1;
            threadPoolExecutor.execute(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行了任务" + n);
            });
        }
    }
}

线程池原理
预先启动一些线程,线程无限循环从任务队列中获取一个任务进行执行,直到线程池被关闭。如果某个线程因为执行某个任务发生异常而终止,那么重新创建一个新的线程而已,如此反复。
在这里插入图片描述
工作线程的集合都在一个存储work对象的HashSet中,线程池的工作线程通过Woker类实现,通过ReentrantLock锁保证线程安全。添加线程到workers中(线程池中)。 多余的任务会放在阻塞队列中。只有当阻塞队列满了后,才会触发非核心线程的创建。所以非核心线程只是临时过来打杂的。直到空闲了,然后自己关闭了。

标签:Thread,队列,baozis,阻塞,int,线程,new,public
来源: https://blog.csdn.net/m0_45147931/article/details/121859845

本站声明: 1. iCode9 技术分享网(下文简称本站)提供的所有内容,仅供技术学习、探讨和分享;
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用,纯属内容发起人的个人观点,与本站观点和立场无关;
3. 关于本站的所有言论和文字,纯属内容发起人的个人观点,与本站观点和立场无关;
4. 本站文章均是网友提供,不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属;如您发现该文章侵犯了您的权益,可联系我们第一时间进行删除;
5. 本站为非盈利性的个人网站,所有内容不会用来进行牟利,也不会利用任何形式的广告来间接获益,纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

专注分享技术,共同学习,共同进步。侵权联系[81616952@qq.com]

Copyright (C)ICode9.com, All Rights Reserved.

ICode9版权所有