Java实现生产者和消费者模式（多线程）

1、生产者和消费者模式描述 

生产者和消费者问题是线程模型中的经典问题：生产者和消费者在同一时间段内共用同一存储空间，生产者向空间里生产数据，而消费者从空间里取走数据。

2、存在的问题 

• 当生产者比消费者快时，消费者会漏掉一部分数据； 
  
• 当消费者比生产者快时，消费者会取走相同的数据。 
  

解决方式：要考虑线程安全的问题，解决此问题有三种方式 

同步代码块 
同步方法  
lock锁机制， 经过建立Lock对象，采用lock()加锁，unlock()解锁，来保护指定的代码块复制代码

此文采用第二种方式解决了线程安全问题 

3、wait()和notify()方法 

wait()、nofity()这两个方法必须有锁对象调用，而任意对象均可以做为 synchronized 的同步锁，所以这三个方法只能在Object 类中声明 。  

wait()：当缓冲区已满/空时，生产者或消费者线程中止本身的执行，释放锁，使本身处于等待状态，让其它线程执行。 

notify()：当生产者或消费者向缓冲区放入或取出一个产品时，向其余等待的线程发出通知，同时释放锁，使本身处于等待状态，让其它线程执行。 

4、生产者和消费者模式中涉及到的类 

商店类（Shop）:定义一个成员变量，表示第几个面包，提供生产面包和消费面包的操做； 
生产者类（Producer）：实现Runnable接口，重写run()方法，调用生产面包的操做； 
消费者类（Consumer）：实现Runnable接口，重写run()方法，调用消费面包的操做； 
测试类： 

5、代码实现 

/**
 * 商店类（Shop）:定义一个成员变量，表示第几个面包，提供生产面包和消费面包的操做；
 */
class Shop {
    private int bread = 0;
    /**
     * 生产面包
     */
    public synchronized void produceBread() {
        if (bread < 10) {
            bread++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始生产第" + bread + "个面包");
            notify(); // 唤醒消费者线程
        } else {
            try {
                wait(); // 告诉生产者等待一下
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    /**
     * 消费面包
     */
    public synchronized void consumeBread() {
        if (bread > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始消费第" + bread + "个面包");
            bread--;
            notify(); // 唤醒生产者线程
        } else {
            try {
                wait(); // 告诉消费者等待一下
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

/**
 * 生产者类（Producer）：实现Runnable接口，重写run()方法，调用生产面包的操做
 */
class Producer extends Thread {
    private Shop shop;

    public Producer(Shop shop) {
        this.shop = shop;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName() + ":开始生产面包.....");
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            shop.produceBread();
        }
    }
}

/**
 * 消费者类（Consumer）：实现Runnable接口，重写run()方法，调用消费面包的操做
 */
class Consumer extends Thread {
    private Shop shop;
    public Consumer(Shop shop) {
        this.shop = shop;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName() + ":开始消费面包.....");
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            shop.consumeBread();
        }
    }
}

public class BreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立商店对象
        Shop shop = new Shop();
        // 建立生产者对象，把商店对象做为构造方法参数传入生产者对象中
        Producer p1 = new Producer(shop);
        p1.setName("生产者");
        // 建立消费者对象，把商店对象做为构造方法参数传入消费者对象中
        Consumer c1 = new Consumer(shop);
        c1.setName("消费者");

        p1.start();
        c1.start();
        
    }
}复制代码

代码执行结果以下： 

消费者:开始消费面包.....
生产者:开始生产面包.....
生产者:开始生产第1个面包
生产者:开始生产第2个面包
生产者:开始生产第3个面包
生产者:开始生产第4个面包
消费者:开始消费第4个面包
生产者:开始生产第4个面包
生产者:开始生产第5个面包
生产者:开始生产第6个面包
生产者:开始生产第7个面包
生产者:开始生产第8个面包
消费者:开始消费第8个面包
生产者:开始生产第8个面包
生产者:开始生产第9个面包
生产者:开始生产第10个面包
消费者:开始消费第10个面包
生产者:开始生产第10个面包
消费者:开始消费第10个面包
生产者:开始生产第10个面包
消费者:开始消费第10个面包
生产者:开始生产第10个面包
消费者:开始消费第10个面包

...
复制代码

最后

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