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本文概要

生产者和消费者问题是线程模型中老生常谈的问题，也是面试中经常遇到的问题。光在Java中的实现方式多达数十种，更不用说加上其他语言的实现方式了。那么我们该如何学习呢？

本文会通过精讲wait()和notify()方法实现生产者-消费者模型，来学习生产者和消费者问题的原理。

目的是当你理解了最简单实现原理，再看其他的实现，无非使用了更高级的机制（例如锁、信号量、管道等等）来照猫画虎的实现这个原理，万变不离其宗，它们的原理都是一样的。

本文也会列出一部分其他的实现方式代码。千万不要尝试去背诵所有实现代码，只有掌握了实现原理才能遇到问题的时候游刃有余。

精讲wait()和notify()方法实现生产者-消费者模型

• 啥是生产者-消费者模型：

生产者和消费者在同一时间段内共用同一个存储空间，生产者往存储空间中添加产品，消费者从存储空间中取走产品，当存储空间为空时，消费者阻塞，当存储空间满时，生产者阻塞。

现实生活中的例子：12306抢购火车票、淘宝购买商品、仓库管理等。

• 分步的实现我们的模型

public class Test1 {private static Integer count = 0;  //代表生产的商品数量private static final Integer FULL = 10;  //代表商品最多多少个（也就是缓冲区大小）private static final Object LOCK = new Object(); //锁对象  ----分析1public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 5; i++) {   //创造一堆生产者和消费者模拟真实环境new Thread(new Producer()).start();}for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(new Consumer()).start();}}static class Producer implements Runnable { //代表生产者@Overridepublic void run() {}}static class Consumer implements Runnable {  //代表消费者@Overridepublic void run() {}}
}

分析1.在main函数中创建了5个消费者线程任务和5个生产者线程任务，当这10个线程同时运行时，需要保证生产者和消费者所公用的缓冲区是同步被改变的，就是说不同线程访问缓冲区的数据不能发生错乱。这里就是用一个锁来保证缓冲区每次只有一个线程访问

接下来看下生产者和消费者的实现：

static class Producer implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {  //一次多生产几个商品try {Thread.sleep(3000);  //模拟真实环境，让生产的慢一点，间隔3秒} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}synchronized (LOCK) {  //线程同步  while (count.equals(FULL)) {  //当缓冲区满了  try {LOCK.wait();   //让线程等待  ----分析1} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}count++;  //缓冲区不满时继续生产商品，商品加一System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产者生产，目前总共有" + count);LOCK.notifyAll(); //唤醒等待的消费者}}}}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) {  //当没有商品时，需要等待生产者生产商品try {LOCK.wait();   //----分析 2} catch (Exception e) {}}count--; //商品被消耗，商品减一System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费者消费，目前总共有" + count);LOCK.notifyAll();  //商品被消耗后，通知等待的生产者}}}}

分析：
1.当缓冲区满了的时候，需要阻止生产者继续生产商品
2.当缓冲区为空，没有商品时，需要阻止消费者继续消费商品

相信代码分析和详细的注释，你已经能很好的理解这个生产者-消费者模型的原理了。接下来贴出其他的几种实现代码。

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其他的实现方法代码

使用锁实现：

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;//创建一个锁对象private Lock lock = new ReentrantLock();//创建两个条件变量，一个为缓冲区非满，一个为缓冲区非空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();}//获取锁lock.lock();try {while (count == FULL) {try {notFull.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "生产者生产，目前总共有" + count);//唤醒消费者notEmpty.signal();} finally {//释放锁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()+ "消费者消费，目前总共有" + count);notFull.signal();} finally {lock.unlock();}}}}
}

使用阻塞队列：
当队列满了或空了的时候进行入队列操作都会被阻塞。

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;public class Test1 {private static Integer count = 0;//创建一个阻塞队列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()+ "生产者生产，目前总共有" + 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()+ "消费者消费，目前总共有" + count);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}
}

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