生产者与消费者的实现

一到多个线程充当生产者，生产元素。一到多个线程充当消费者，消费元素。在两者之间插入一个队列充当缓冲区，建立起生产者和消费者的松散耦合。

正常情况下，即生产元素的速度和消费元素的速度差不多时，生产者和消费者其实是不需要去关注对方的。

生产者可以一直生产，因为队列里总是有空间。消费者可以一直消费，因为队列里总是有元素。即达到一个动态的平衡。

但在特殊情况下，比如生产元素的速度很快，队列里没有了空间，此时生产者必须自我“停工”，开始“休息”。

一旦消费者消费了元素之后，队列里才会有空间，生产者才可以重启生产，所以，消费者在消费完元素后有义务去叫醒生产者复工。

更准确的说法应该是，只有在生产者“休息”时，消费者消费完元素后才需要去叫醒生产者。否则，其实可以不用叫醒，因为人家本来就没休息。

反之，如果消费元素的速度很快，队列里没有了元素，只需把上述情况颠倒过来即可。

但这样的话就会引入一个新的问题，就是要能够准备的判断出对方有没有在休息，为此就必须定义一个状态变量，在自己即将开始休息时，自己设置下这个变量。

对方通过检测这个变量，来决定是否进行叫醒操作。当自己被叫醒后，首先要做的就是清除一下这个变量，表明我已经醒来复工了。

这样就需要多维护一个变量和多了一部分判断逻辑。可能有些人会觉得可以通过判断队列的“空”或“满”（即队列中的元素数目）来决定是否进行叫醒操作。

在高并发下，可能刚刚判断队列不为空，瞬间之后队列可能已经变为空的了，这样会导致逻辑出错。线程可能永远无法被叫醒。

因此，综合所有，生产者每生产一个元素后，都会通知消费者，“现在有元素的，你可以消费”。

同样，消费者每消费一个元素后，也会通知生产者，“现在有空间的，你可以生产”。

很明显，这些通知很多时候（即对方没有休息时）是没有真正意义的，不过无所谓，只要忽略它们就行了。

首先要保证是正确的，“宁可错杀一千，也不放过一个”。

常见的生产者与消费者的实现有以下几种：

Synchronized的wait 和notifyAll;
ReentrantLock的await 和signalAll;
阻塞队列ArrayBlockingQueue等。

下面以lock实现简单生产者和消费者：

 public static void main(String[] args) {Queue queue = new Queue();new Thread(new Producer(queue)).start();new Thread(new Producer(queue)).start();new Thread(new Consumer(queue)).start();}/**** 生产者**/static class Producer implements Runnable {Queue queue;Producer(Queue queue) {this.queue = queue;}@Overridepublic void run() {try {for (int i = 0; i < 10000; i++) {doingLongTime();queue.putEle(random(10000));}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}/**** 消费者**/static class Consumer implements Runnable {Queue queue;Consumer(Queue queue) {this.queue = queue;}@Overridepublic void run() {try {for (int i = 0; i < 10000; i++) {doingLongTime();queue.takeEle();}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}/**** 生产队列**/static class Queue {Lock lock = new ReentrantLock();Condition prodCond  = lock.newCondition();Condition consCond = lock.newCondition();final int capacity= 20;Object[] container = new Object[capacity];int count = 0;int putIndex = 0;int takeIndex = 0;public void putEle(Object ele) throws InterruptedException {try {lock.lock();while (count == capacity) {println("队列已满：%d，生产者开始休息。。。", count);prodCond.await();}container[putIndex] = ele;println("生产元素：%d", ele);putIndex++;if (putIndex >= capacity) {putIndex = 0;}count++;println("通知消费者去消费。。。");consCond.signalAll();} finally {lock.unlock();}}public Object takeEle() throws InterruptedException {try {lock.lock();while (count == 0) {println("队列已空：%d，消费者开始休息。。。", count);consCond.await();}Object ele = container[takeIndex];println("消费元素：%d", ele);takeIndex++;if (takeIndex >= capacity) {takeIndex = 0;}count--;println("通知生产者去生产。。。");prodCond.signalAll();return ele;} finally {lock.unlock();}}}

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