多线程单例模型阻塞队列

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2025-03-07 约 1364 字预计阅读 3 分钟

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多线程——单例模型、阻塞队列

一、单例模型

单例模式，是设计模式（针对问题使用不同方式解决问题）中一种非常经典的模式，而单例模式就如其名字一样，强制要求 一个类不能创建多个对象。

而单例模型大概分俩种，一种是饿汉模式，一种是懒汉模式。

1、饿汉模式

饿汉模式，听名字就知道是非常饥饿，而在java中的意思就是在

类加载的同时，创建实例。

class Singleton{
    private static Singleton instance=new Singleton(100);

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

    private Singleton(){

    }

    private Singleton(int n){

    }
}

而在过程中，只能返回一个实例，不能返回多个，不然会报错，这一点在很多场景上都需要. 比如 JDBC 中的 DataSource 实例就只需要一个。

2、懒汉模式

而懒汉模式和饿汉模式恰恰相反，懒汉模式是

使用的时候再创建实例，不使用不创建实例。同时，懒汉模式也有分为单线程和多线程类。单线程如下：

class SingletonLazy{
    private static SingletonLazy instance=null;
   
    public static SingletonLazy getInstance2(){
        if(instance==null){
            instance=new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }

    private  SingletonLazy(){

    }
}

在上述中懒汉模式是需要用的时候再创建实例，不需要就不用，对于单线程来说这个是可以的，但对于多线程中的话，因为多线程不是原子性的，所以在同时调用getInstance2方法的话，就很有可能会导致创建多个实例，所以，为了杜绝这个问题，我们需要加上 synchronized 来改善这里的线程安全问题。

class SingletonLazy{
    private static volatile SingletonLazy instance=null;
    private static  Object locker=new Object();

    public static  SingletonLazy getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized (locker){
                if (instance==null){
                    instance=new SingletonLazy();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    private  SingletonLazy(){

    }
}

用双重if来降低锁竞争，然后再用voliatile解决可见性问题，这样的话就能解决线程安全问题。

二、阻塞队列

1、阻塞队列原理

阻塞队列是什么？阻塞队列其实就是一种特殊的队列，遵守 “先进先出” 的原则。

我们以图为例子：

这是一个很普通的客户端A向服务器B发起请求，如果没有阻塞队列的话，那么就直接全部数据一起传输，如果有阻塞的话，就会变成下面情况：

在客户端A向客户端B发出请求的时候，中间有阻塞队列，如果里面队满（阻塞队列存储满），而不能够入队列，直到队列不满。如果队列为空，则不能够出队列，直到队列不为空。

2、阻塞队列常见用法

阻塞队列最常用的就是put和take方法， put方法就是将元素添加到阻塞队列，而take则是拿出来，有一点十分注意的是，阻塞队列中有offer的方法，但使用这个是不会被阻塞的，就会变成一个普通的队列。

 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<String> queue=new LinkedBlockingQueue<>(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            queue.put("aaa");
        }
        System.out.println("队列已满");

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(queue.take());
        }
        System.out.println("队列为空");
        queue.take();
    }

3、生产者消费者模型

而我们对于阻塞队列中有关的的有生产者消费者模型，这个案例十分典型，解释一下什么是生产者消费者模型，在一个阻塞队列中，生产速度大于消费速度，那么当

生产量和消费量的差值已经是阻塞队列的大小之后，那么就会进行阻塞，直到保证生产量和消费量的差值比阻塞队列的大小还小，这样就能做到生产者和消费者之间的硬性平衡。以下面为案例：

  public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<Integer> queue=new LinkedBlockingQueue<>(4);
        Thread producer=new Thread(()->{
            int n=0;
            while (true){
                try {
                    queue.put(n);//offer不会阻塞，put才行
                    System.out.println("生产元素"+n);
                    n++;
                    Thread.sleep(1000);
                }catch(InterruptedException e){
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        },"producer");

        Thread consumer=new Thread(()->{
            while(true){
                try{
                    Integer n=queue.take();
                    System.out.println("消费元素"+n);

                    Thread.sleep(3000);
                }catch(InterruptedException e){
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        },"consumer");
        producer.start();
        consumer.start();
    }

在上面图中，生产的速度是一秒一个，而消费的速度是三秒一个，但阻塞队列的大小为4，所以当生产元素减去消费元素>=4的时候，就会进行阻塞，直到差值小于4.