一、问题描述

生产者消费者问题(Producer-Consumer problem)，也称有限缓冲区问题(Bounded-buffer promblem)，是一个多线程同步问题的经典案例。对于一个固定大小的缓冲区，有两个线程共享该缓冲区----即“生产者”和“消费者”。顾名思义，“生产者”就是往缓冲区中添加数据的线程，“消费者”就是消耗缓冲区中数据的线程。如果不加以限制，当缓冲区满了的时候，如果“生产者”继续生产，就会导致缓冲区溢出；当缓冲区为空时，“消费者”也无法消费。

一个栗子：就拿北京烤鸭来说，烤鸭子的厨师就是“生产者”，买烤鸭的顾客就是“消费者”，烤鸭子的炉子就是有限缓冲区，比如说一个炉子只能放10只鸭子，那这个缓冲区的大小就是10，鸭子就是缓冲区中的数据。当炉子里已经有10只鸭子的时候，厨师就不能再添加烤鸭了，没地方放了，就必须等待顾客来买鸭子；而当炉子里没有鸭子时，顾客就必须等待厨师烤鸭子。

二、问题核心

所以该问题主要有以下几点需要注意：

(1)在一个线程进行生产或者消费时，其余线程就不能再进行消费或者生产(线程同步)

(2)在缓冲区为满时，生产者就不能继续生产

(3)在缓冲区为空时，消费者就不能继续消费

三、Java代码实现

当缓冲区已满时，生产者线程停止执行，放弃锁，使自己处于等状态，让其他线程执行；

当缓冲区已空时，消费者线程停止执行，放弃锁，使自己处于等状态，让其他线程执行;

当生产者向缓冲区放入一个产品时，向其他等待的线程发出可执行的通知，同时放弃锁，使自己处于等待状态；

当消费者从缓冲区取出一个产品时，向其他等待的线程发出可执行的通知，同时放弃锁，使自己处于等待状态;

产品Duck.java

//产品类

classDuck{//产品编号

public intid;public Duck(intid) {this.id =id;

}

}

缓冲区Container.java

//缓冲区类

classContainer{//容器大小为10

Duck[] ducks = new Duck[10];//记录当前缓冲区数据量

int count = 0;//生产者生产

public synchronized void push(Duck duck) throwsInterruptedException {//如果满了，就需要等待消费者

if(count == 10){this.wait(); //生产者等待

this.notifyAll(); //通知消费者消费

}//如果没满，就将生产的产品放入缓冲区

System.out.println("正在生产第"+duck.id+"只烤鸭");

ducks[count++] =duck;//通知消费者消费

this.notifyAll();

}//消费者消费

public synchronized Duck pop() throwsInterruptedException {//如果为空，就等生产者

if(count == 0){this.wait(); //消费者等待

this.notifyAll(); //唤醒消费者

}//如果不空就消费

count--;

Duck duck=ducks[count];

System.out.println("正在消费第"+duck.id+"只烤鸭");//通知生产者生产

this.notifyAll();returnduck;

}

}

生产者Producer.java

class Producer extendsThread{private Container container; //缓冲区

publicProducer(Container container){this.container =container;

}

@Overridepublic voidrun() {for (int i = 0; i < 20; i++) {

Duck duck= newDuck(i);try{

Thread.sleep(10);

container.push(duck);

}catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

消费者Consumer.java

class Consumer extendsThread{private Container container; //缓冲区

publicConsumer(Container container){this.container =container;

}

@Overridepublic voidrun() {for (int i = 0; i < 20; i++) {try{

Thread.sleep(100);

Duck duck=container.pop();

}catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

主方法：

public static voidmain(String[] args) {//创建一个缓冲区对象

Container container = newContainer();//创建生产者，消费对象

Producer producer = new Producer(container); //生产者

Consumer consumer = newConsumer(container);//开启线程

producer.start();

consumer.start();

}

注：wait()表示线程一直等待，直到其他线程唤醒该线程，并且该线程会释放对象得锁；

notifyAll()是唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先调度；

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