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本文概要

生產者和消費者問題是線程模型中老生常談的問題，也是面試中經常遇到的問題。光在Java中的實現方式多達數十種，更不用說加上其他語言的實現方式了。那么我們該如何學習呢？

本文會通過精講wait()和notify()方法實現生產者-消費者模型，來學習生產者和消費者問題的原理。

目的是當你理解了最簡單實現原理，再看其他的實現，無非使用了更高級的機制（例如鎖、信號量、管道等等）來照貓畫虎的實現這個原理，萬變不離其宗，它們的原理都是一樣的。

本文也會列出一部分其他的實現方式代碼。千萬不要嘗試去背誦所有實現代碼，只有掌握了實現原理才能遇到問題的時候游刃有余。

精講wait()和notify()方法實現生產者-消費者模型

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• 啥是生產者-消費者模型：

生產者和消費者在同一時間段內共用同一個存儲空間，生產者往存儲空間中添加產品，消費者從存儲空間中取走產品，當存儲空間為空時，消費者阻塞，當存儲空間滿時，生產者阻塞。

現實生活中的例子：12306搶購火車票、淘寶購買商品、倉庫管理等。

• 分步的實現我們的模型

public class Test1 {private static Integer count = 0; //代表生產的商品數量private static final Integer FULL = 10; //代表商品最多多少個（也就是緩沖區大小）private static final Object LOCK = new Object(); //鎖對象 ----分析1public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 5; i++) { //創造一堆生產者和消費者模擬真實環境new Thread(new Producer()).start();}for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(new Consumer()).start();}}static class Producer implements Runnable { //代表生產者@Overridepublic void run() {}}static class Consumer implements Runnable { //代表消費者@Overridepublic void run() {}} }

分析1.在main函數中創建了5個消費者線程任務和5個生產者線程任務，當這10個線程同時運行時，需要保證生產者和消費者所公用的緩沖區是同步被改變的，就是說不同線程訪問緩沖區的數據不能發生錯亂。這里就是用一個鎖來保證緩沖區每次只有一個線程訪問

接下來看下生產者和消費者的實現：

static class Producer implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) { //一次多生產幾個商品try {Thread.sleep(3000); //模擬真實環境，讓生產的慢一點，間隔3秒} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}synchronized (LOCK) { //線程同步 while (count.equals(FULL)) { //當緩沖區滿了 try {LOCK.wait(); //讓線程等待 ----分析1} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}count++; //緩沖區不滿時繼續生產商品，商品加一System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生產者生產，目前總共有" + count);LOCK.notifyAll(); //喚醒等待的消費者}}}}static class Consumer implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (LOCK) { while (count == 0) { //當沒有商品時，需要等待生產者生產商品try {LOCK.wait(); //----分析 2} catch (Exception e) {}}count--; //商品被消耗，商品減一System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消費者消費，目前總共有" + count);LOCK.notifyAll(); //商品被消耗后，通知等待的生產者}}}}

分析：
1.當緩沖區滿了的時候，需要阻止生產者繼續生產商品
2.當緩沖區為空，沒有商品時，需要阻止消費者繼續消費商品

相信代碼分析和詳細的注釋，你已經能很好的理解這個生產者-消費者模型的原理了。接下來貼出其他的幾種實現代碼。

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其他的實現方法代碼

使用鎖實現：

import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Test1 {private static Integer count = 0;private static final Integer FULL = 10;//創建一個鎖對象private Lock lock = new ReentrantLock();//創建兩個條件變量，一個為緩沖區非滿，一個為緩沖區非空private final Condition notFull = lock.newCondition();private final Condition notEmpty = lock.newCondition();public static void main(String[] args) {Test1 test1 = new Test1();new Thread(test1.new Producer()).start();new Thread(test1.new Consumer()).start();new Thread(test1.new Producer()).start();new Thread(test1.new Consumer()).start();new Thread(test1.new Producer()).start();new Thread(test1.new Consumer()).start();new Thread(test1.new Producer()).start();new Thread(test1.new Consumer()).start();}class Producer implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {Thread.sleep(3000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}//獲取鎖lock.lock();try {while (count == FULL) {try {notFull.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "生產者生產，目前總共有" + count);//喚醒消費者notEmpty.signal();} finally {//釋放鎖lock.unlock();}}}}class Consumer implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();}lock.lock();try {while (count == 0) {try {notEmpty.await();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}count--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "消費者消費，目前總共有" + count);notFull.signal();} finally {lock.unlock();}}}} }

使用阻塞隊列：
當隊列滿了或空了的時候進行入隊列操作都會被阻塞。

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.BlockingQueue;public class Test1 {private static Integer count = 0;//創建一個阻塞隊列final BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(10);public static void main(String[] args) {Test1 test1 = new Test1();new Thread(test1.new Producer()).start();new Thread(test1.new Consumer()).start();new Thread(test1.new Producer()).start();new Thread(test1.new Consumer()).start();new Thread(test1.new Producer()).start();new Thread(test1.new Consumer()).start();new Thread(test1.new Producer()).start();new Thread(test1.new Consumer()).start();}class Producer implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {Thread.sleep(3000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}try {blockingQueue.put(1);count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "生產者生產，目前總共有" + count);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}class Consumer implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();}try {blockingQueue.take();count--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "消費者消費，目前總共有" + count);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}} }

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java精讲：生产者-消费者的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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