生产者消费者问题-代码详解（Java多线程）
你好我是辰兮，很高兴你能来阅读，本篇是整理了Java多线程中常见的生产者消费者问题，也是面试手写代码的高频问题，分享获取新知，大家共同进步！
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一、生产者消费者问题
生产者消费者问题（英语：Producer-consumer problem），也称有限缓冲问题（英语：Bounded-buffer problem），是一个多线程同步问题的经典案例。
该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。
生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
生产消费者模型
生产者消费者模型具体来讲，就是在一个系统中，存在生产者和消费者两种角色，他们通过内存缓冲区进行通信，生产者生产消费者需要的资料，消费者把资料做成产品。生产消费者模式如下图。
二、代码实现
案例如下
首先定义一个类 ，这个类创建一个长度为5的数组，然后用synchronized同步锁实现生产数据和消费数据两个方法，两个方法中分别有 wait()和notify();
public class Resources {
private int[] arr = new int[5];
private int count = 0;
/**
* 生产一个数据
*/
synchronized public void product() throws Exception {
if(count == arr.length) {
wait();
}else {
int m = (int)Math.floor(Math.random()*10+1) ;
arr[count] = m;
count ++ ;
System.out.println("生产："+m);
//唤醒消费者
notify();
}
}
/**
* 消费一个数据
*/
synchronized public void consume() throws Exception {
if(count == 0) {
wait();
}else {
int n = arr[count-1];
arr[count-1] = 0;
count--;
System.out.println("消费："+n);
//唤醒生产者
notify();
}
}
}
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然后创建生产者线程，引入刚刚的对象，用刚刚的对象调用生产的方法
public class ProduceThread extends Thread {
private Resources r;
public ProduceThread(Resources r) {
this.r = r;
}
public void run() {
try {
while(true) {
r.product();
Thread.sleep(1);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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然后创建消费者线程，同样引入Resources对象，然后再用这个对象调用消费数据的方法
public class ConsumerThread extends Thread {
private Resources r;
public ConsumerThread(Resources r) {
this.r = r;
}
public void run() {
try {
while(true) {
r.consume();
Thread.sleep(1);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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测试类开始测试
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Resources r = new Resources();
ProduceThread t1 = new ProduceThread(r);
ConsumerThread t2 = new ConsumerThread(r);
t1.start();
t2.start();
}
}
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在main方法中，开启消费者和生产者线程。因为生产者和消费者用的是同一个对象的不同synchronized方法，所以两个线程会产生producterAndConsumer 对象锁的竞争
生产：4
消费：4
生产：7
消费：7
生产：8
生产：4
消费：4
消费：8
生产：4
消费：4
生产：2
消费：2
生产：8
生产：5
消费：5
消费：8
生产：3
生产：1
.....//无休止
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三、拓展知识
1、为什么wait, notify 和 notifyAll这些方法不在thread类里面？
①JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的（如我例子中的list，list是对象），每个对象都有锁，通过线程获得。
②如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中，线程正在等待的是哪个锁就不明显了。
③简单的说，由于wait，notify和notifyAll都是锁级别的操作，所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。
补充：如何理解Java 中每个对象都有个锁？
在Java语言中，每一个对象有一把锁。线程可以使用synchronized关键字来获取对象上的锁。
java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查），将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前，被其他线程的调用，从而保证了该变量的唯一性和准确性。
2、java中notify 和 notifyAll有什么区别？
notify()notifyAll()的共同点：
均能唤醒正在等待的线程，并且均是最后只有一个线程获取资源对象的锁。
notify()notifyAll()的不同点：
notify() 只能唤醒一个线程，而notifyall()能够唤醒所有的线程，当线程被唤醒以后所有被唤醒的线程竞争获取资源对象的锁，其中只有一个能够得到对象锁，执行代码。注意：wait()方法并不是在等待资源的锁，而是在等待被唤醒。
3、未完待续.
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2020.06.13 记录辰兮的第81篇博客
文章来源: blessing.blog.csdn.net，作者：辰兮要努力，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。
原文链接：blessing.blog.csdn.net/article/details/106713133
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