Course des fêtes du Père Noël : la magie du multithreading Java

Dans un lointain royaume enneigé, où les congères brillent comme des diamants et les étoiles murmurent des contes de fées, le Père Noël se préparait pour la nuit la plus magique de l'année. Son usine bourdonnait comme un instrument de musique géant : les lutins couraient avec des cartons, les jouets scintillaient de couleurs colorées et les cloches sonnaient à chaque nouveau cadeau prêt à l'emploi.

Mais la magie était menacée.

"Trop de jouets ! La nourriture est pleine !" — s'est plaint le producteur elfe en chef.
"Nous n'avons pas le temps de faire nos valises !" - l'elfe d'emballage lui fit écho.

Le Père Noël a pensé : « Comment puis-je aider mes lutins ? Ils font de leur mieux, mais ils ne peuvent pas se passer de la magie. »

Première magie : la synchronisation

Le Père Noël s'est tourné vers un sort connu sous le nom de synchronisé. Cela a créé une barrière protectrice afin que les elfes ne se bousculent pas et ne se perdent pas lorsqu'ils travaillent avec le ruban commun.

"Désormais, un seul d'entre vous peut déposer ou ramasser des jouets à la fois", a expliqué le Père Noël.

Voici à quoi ça ressemblait :

class SantaFactory {
    private final Queue<String> conveyorBelt = new LinkedList<>();
    private final int MAX_CAPACITY = 10;

    public void produce(String toy) throws InterruptedException {
        synchronized (conveyorBelt) {
            while (conveyorBelt.size() == MAX_CAPACITY) {
                System.out.println("Производитель ждёт: лента заполнена!");
                conveyorBelt.wait(); // Производитель ждёт, пока появится место
            }
            conveyorBelt.add(toy);
            System.out.println("Игрушка произведена: " + toy);
            conveyorBelt.notifyAll(); // Уведомляем упаковщиков о новой игрушке
        }
    }

    public void consume() throws InterruptedException {
        synchronized (conveyorBelt) {
            while (conveyorBelt.isEmpty()) {
                System.out.println("Потребитель ждёт: игрушек нет!");
                conveyorBelt.wait(); // Упаковщик ждёт, пока появится игрушка
            }
            String toy = conveyorBelt.poll();
            System.out.println("Игрушка упакована: " + toy);
            conveyorBelt.notifyAll(); // Уведомляем производителей о свободном месте
        }
    }
}

Propriétés magiques d'attendre et de notifierTous :

wait() : met le thread en veille jusqu'à ce qu'une condition (telle qu'une bande vide) devienne fausse.
notifyAll() : Réveillez tous les threads en attente pour vérifier s'ils peuvent continuer.

Deuxième magie : BlockingQueue

Le Père Noël s'est rendu compte que les lutins oubliaient souvent d'appeler notifyAll, ce qui créait des retards. Ensuite, il a utilisé un outil magique - BlockingQueue, qui s'occupait lui-même des discussions.

BlockingQueue effectue les opérations suivantes :

Si la bande est pleine, le fabricant attend automatiquement.
Si la bande est vide, l'emballeur lui-même comprend qu'il doit attendre.

class SantaFactory {
    private final Queue<String> conveyorBelt = new LinkedList<>();
    private final int MAX_CAPACITY = 10;

    public void produce(String toy) throws InterruptedException {
        synchronized (conveyorBelt) {
            while (conveyorBelt.size() == MAX_CAPACITY) {
                System.out.println("Производитель ждёт: лента заполнена!");
                conveyorBelt.wait(); // Производитель ждёт, пока появится место
            }
            conveyorBelt.add(toy);
            System.out.println("Игрушка произведена: " + toy);
            conveyorBelt.notifyAll(); // Уведомляем упаковщиков о новой игрушке
        }
    }

    public void consume() throws InterruptedException {
        synchronized (conveyorBelt) {
            while (conveyorBelt.isEmpty()) {
                System.out.println("Потребитель ждёт: игрушек нет!");
                conveyorBelt.wait(); // Упаковщик ждёт, пока появится игрушка
            }
            String toy = conveyorBelt.poll();
            System.out.println("Игрушка упакована: " + toy);
            conveyorBelt.notifyAll(); // Уведомляем производителей о свободном месте
        }
    }
}

Troisième magie : exécuteurs et pool de threads

Pour éviter que les lutins ne se fatiguent, le Père Noël a créé un outil magique : un pool de fils. Désormais, chaque elfe accomplissait sa tâche, et leur nombre était automatiquement régulé.

"Les lutins ne se courront plus les uns après les autres, tout se passe bien", s'est réjoui le Père Noël.

Exemple de code :

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

class SantaFactoryBlocking {
    private final BlockingQueue<String> conveyorBelt = new ArrayBlockingQueue<>(10);

    public void produce(String toy) throws InterruptedException {
        conveyorBelt.put(toy); // Если лента заполнена, поток автоматически ждёт
        System.out.println("Игрушка произведена: " + toy);
    }

    public void consume() throws InterruptedException {
        String toy = conveyorBelt.take(); // Если лента пуста, поток автоматически ждёт
        System.out.println("Игрушка упакована: " + toy);
    }
}

Propriétés magiques des exécuteurs :

newFixedThreadPool(n) : crée un pool de n threads qui seront réutilisés.
submit(task) : démarre une tâche dans l'un des fils de discussion.
shutdown() : arrête l'exécution une fois toutes les tâches terminées.

Quatrième magie : CompleteableFuture

Lors de la dernière étape, le Père Noël a ajouté un peu de magie supplémentaire : désormais les lutins travaillaient de manière asynchrone, ce qui accélérait le processus.

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class SantaRaceWithExecutors {
    public static void main(String[] args) {
        SantaFactoryBlocking factory = new SantaFactoryBlocking();
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); // 4 эльфа

        // Запускаем 2 производителя
        for (int i = 1; i <= 2; i++) {
            executor.submit(() -> {
                try {
                    for (int j = 1; j <= 20; j++) {
                        factory.produce("Игрушка #" + j);
                        Thread.sleep(100); // Производство занимает время
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            });
        }

        // Запускаем 2 упаковщика
        for (int i = 1; i <= 2; i++) {
            executor.submit(() -> {
                try {
                    for (int j = 1; j <= 20; j++) {
                        factory.consume();
                        Thread.sleep(150); // Упаковка занимает время
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            });
        }

        executor.shutdown(); // Завершаем работу после выполнения всех задач
    }
}

Propriétés magiques de CompleteableFuture :

Asynchrone : les tâches sont exécutées dans un thread d'arrière-plan sans bloquer le thread principal.
Facilité d'utilisation : pas besoin de gérer manuellement les threads.

La nouvelle année est sauvée !

Lorsque les derniers jouets ont été emballés, le Père Noël a soupiré de joie. "Elfes, vous avez fait un travail incroyable. La magie du multithreading nous a rendu non seulement plus rapides, mais aussi plus heureux !"

Et maintenant, chaque soir du réveillon du Nouvel An, le Père Noël raconte à ses assistants un conte de fées sur la façon dont le multithreading a sauvé les vacances.

✨ Bonne année les amis ! ?

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!