java中生产者消费者问题和代码案例

应用场景

假设仓库中只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库，消费者将仓库中产品取走消费

如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止

如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止

分析

这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件。

对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费

对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费

在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的

synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步

synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题

注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常

解决方法

管程法

生产者：负责生产数据的模块（可能是方法、对象、线程、进程）

消费者：负责处理数据的模块（可能是方法、对象、线程、进程）

缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“缓冲区”

生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

代码案例

//使用缓冲区解决生产者消费者模型
public class TestPC {
   public static void main(String[] args) {
       SynContainer container = new SynContainer();
       new Producer(container).start();
       new Consumer(container).start();
   }
}

class Producer extends Thread{
   SynContainer synContainer;
   public Producer(SynContainer synContainer){
       this.synContainer = synContainer;
   }
   //  生产
   @Override
   public void run() {
       for (int i = 0; i < 100; i++) {
           synContainer.push(new Chicken(i));
           System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
       }
   }
}

class Consumer extends Thread{
   SynContainer synContainer;
   public Consumer(SynContainer synContainer){
       this.synContainer = synContainer;
   }
   //  消费
   @Override
   public void run() {
       for (int i = 0; i < 100; i++) {
           System.out.println("消费了-->"+synContainer.pop().id+"只鸡");
       }
   }
}

//产品
class Chicken{
   int id;
   public Chicken(int id) {
       this.id = id;
   }
}

//缓冲区
class SynContainer{
   Chicken[] chickens = new Chicken[10];
   int count = 0;
   //生产者放入产品
   public synchronized void push(Chicken chicken){
       //如果容器满了就要等到消费者消费
       if (count==chickens.length){
           try {
               this.wait();
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
           //通知消费者消费，自身进入等待
       }
       //没有满的话则生产
       chickens[count] = chicken;
       count++;
       //通知消费者消费
       this.notifyAll();
   }

   //生产者消费产品
   public synchronized Chicken pop(){
       if (count==0){
           //等待生产者生产
           try {
               this.wait();
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
       count--;
       Chicken chicken = chickens[count];
       //消费了，可以通知生产者继续生产
       this.notifyAll();
       return chicken;
   }
}

信号灯法

通过标志位 true 或者 false 来进行判断

代码案例

//信号灯法测试生产者消费者模型 即标志位
public class TestPC2 {
   public static void main(String[] args) {
       TV tv = new TV();
       new Player(tv).start();
       new Audiance(tv).start();
   }

}

//生产者-->演员
class Player extends Thread {
   TV tv;
   public Player(TV tv){
       this.tv = tv;
   }

   @Override
   public void run() {
       for (int i = 0; i < 20; i++) {
           if (i％2==0){
               this.tv.play("天天向上");
           }else {
               this.tv.play("抖音广告");
           }
       }
   }
}

//消费者-->观众
class  Audiance extends Thread{
   TV tv;
   public Audiance(TV tv){
       this.tv = tv;
   }

   @Override
   public void run() {
       for (int i = 0; i < 20; i++) {
           tv.watch();
       }
   }
}

//产品-->节目
class TV{
   //演员表演 观众等待 T
   //观众观看 演员等待 F
   String show;//表演的节目
   boolean flag = true;

   //表演
   public synchronized void play(String show){
       if (!flag){
           try {
               this.wait();
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
       System.out.println("演员表演了："+show);
       //通知观众
       this.notifyAll();
       this.show = show;
       this.flag = !this.flag;
   }

   //观看
   public synchronized void watch(){
       if (flag){
           try {
               this.wait();
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
       System.out.println("观看了"+show);
       //通知演员表演
       this.notifyAll();
       this.flag = !this.flag;
   }
}

来源：https://blog.csdn.net/weixin_45770902/article/details/122813977