一个同步打印机的简单实现

• 内部机制

打印机内部设有缓冲区，当有新任务来到的时候，打印机只是简单的从任务中取出需要打印的消息，然后将其存入自身的缓冲区，然后返回，具体的打印任务交给一个线程来处理，打印线程从缓冲区中读消息，打印，然后等待，直到有别的线程唤醒它。其结构如图所示：

 

 

 

• 单例模式

作为一个系统硬件的模拟，在一个项目中有一个打印机就够用了，在项目中任何需要打印消息的地方，需要使用SyncPrinter.getInstance() 静态方法获取此刻的SyncPrinter实例，并使用print(String message)进行打印。(关于单例模式的细节可以参考别的设计模式的书籍)

• 同步打印

当然，打印的线程不需要等待打印机缓慢的打印结束，另一种做法是：当打印机收到打印任务后，将此任务放入自己的缓冲区，然后迅速返回，调用打印机的线程可以立即开始接下来的动作，而同时，打印机可以另起一个线程，来打印存储在自己缓冲区中的数据，从而做到同步打印。

缓冲区在本例中实现为一个队列(一个先进先出的数据结构FIFO)，队列中的数据总是从尾部插入，从头部被取出。

• 实现

 

 

 

本例使用JAVA语言实现，当然，任何其他支持线程的语言也可以完成这个任务。

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class SyncPrinter {
    private static SyncPrinter instance;
    private List msgQueue;
    private PrintWorker printWorker;

    public static SyncPrinter getInstance(){//单例模式，任何时候系统中只有一个类实例
        synchronized(SyncPrinter.class){
            if(instance == null){
                instance = new SyncPrinter();
            }
        }
        return instance;
    }

    private SyncPrinter(){
        msgQueue = new LinkedList();
        printWorker = new PrintWorker();
        printWorker.start();
    }

    public void print(String message){// 对外公开的使用打印机的接口
        synchronized(msgQueue){
            msgQueue.add(message);
            msgQueue.notify();
        }
    }

    private class PrintWorker extends Thread{//一个执行打印任务的内部类的封装
        private boolean loop = true;
        private Object lock = new Object();

        public void stopPrinter(){
        }

        public void run(){
            while(loop){
                String msg = "";
                synchronized(msgQueue){
                    try {
                        msgQueue.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                // IO
                msg = (String)msgQueue.remove(0);
                if(msg != null){
                    System.out.println(msg);
                }
            }
        }
    }// 对于这个死循环的控制可以做在外部，也可以做在这个类中，通过一个方法来控制，如stopPrinter()
}

 

 

 

• 小结

这个打印机的意义或许不是很大，但是让快速的线程等待一个缓慢的IO过程是不合理的，同时，这是一种分工的思想，而这种互不干涉，各司其职的做法正是面向对象的核心。

借此文来对面向对象的设计原则做一个巩固，同时也可能会帮助其他需要使用同步打印机的人。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

评论

1 楼 smithsun 2008-11-17  

我对编程不太精通，但看了以后觉得学到了一种新的思想,
我觉得这跟我们平时的工作是一样的，不能说所有的工作都压给一个人。我们可能会有一个接口，专门接收任务。那么这一大堆的任务可以分给相应的精通这一领域工作的人，这样不但充分利用了人力资源，同时还提高了工作效率。
不知道我理解的靠点儿谱不？