并发编程专题-5：生产者和消费者模式

最新推荐文章于 2022-03-18 14:29:08 发布

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#Java #生产者消费者 #BlockingQueue #wait/notify #lock

本文详细探讨了生产者消费者问题的三种实现方式：基于Object的wait()/notifyAll()、Lock的Condition以及使用BlockingQueue。在实现中，避免了假死状态并确保线程安全。使用BlockingQueue实现时，代码简洁且避免了手动线程控制。

所谓生产者-消费者问题，实际上主要是包含了两类线程，一种是生产者线程用于生产数据，另一种是消费者线程用于消费数据，为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库，生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为；而消费者只需要从共享数据区中去获取数据，就不再需要关心生产者的行为。

在实现生产者消费者问题时，可以采用三种方式：

使用 Object 的 wait()/notify() 的消息通知机制；
使用 Lock 的 Condition 的 await()/signal() 的消息通知机制；
使用 BlockingQueue 实现。

1、基于 Object 的 `wait()/notifyAll()` 实现方式

1.1 理论基础

关于 wait()、notify() 和 notifyAll() 的理论基础，可以参考笔者的文章，

《并发编程专题 2：使用多线程编程》的《线程控制 wait()、notify() 和 notifyAll()》一节。

1.2 基于 Object 的 wait()/notifyAll() 生产者消费者模式

    // 生产者
    private static class Consumer implements Runnable {
   
   
        private List<Object> products;

        // 传入的对象是产品，也就是说，生产者和消费者通过产品建立联系
        public Consumer(List<Object> products) {
   
   
            this.products = products;
        }

        public void run() {
   
   
            while (true) {
   
    // 使用循环来不断消费
                synchronized (products) {
   
    // 对产品加锁 products
                    while (products.isEmpty()) {
   
    // 1. 没有产品了
                        try {
   
    // 调用 wait() 的时候使用 tru...catch 防止线程终端
                            products.wait(); // 已经没有产品可以消费了
                        } catch (InterruptedException e) {
   
   
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    products.remove(0); // 消费一个
                    products.notifyAll(); // 通知其他线程
                    System.out.println("Eat one. Left : " + products.size());
                }
            }
        }
    }

    // 消费者
    private static class Producer implements Runnable {
   
   
        private final int max; // 产品的上限
        private List<Object> products;

        // 参数是产品的上限和产品列表（理解成仓库和仓库的最大容量亦可）
        public Producer(int max, List<Object> products) {
   
   
            this.max = max;
            this.products = products;
        }

        public void run() {
   
   
            while (true)