生产者与消费者模型介绍

定义： 生产者消费者模式是一个十分经典的多线程并发协作的模式。

意义：弄懂生产者消费者问题能够让我们对并发编程的理解加深。

介绍：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。

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。

生产者与消费者实现

场景设计：

• 创建一个工厂类 ProductFactory，该类包含两个方法，produce 生产方法和 consume 消费方法；
• 对于 produce 方法，当没有库存或者库存达到 10 时，停止生产。为了更便于观察结果，每生产一个产品，sleep 3秒；
• 对于 consume 方法，只要有库存就进行消费。为了更便于观察结果，每消费一个产品，sleep 3秒；
• 库存使用 LinkedList 进行实现，此时 LinkedList 即共享数据内存；
• 创建一个 Producer 生产者类，用于调用 ProductFactory 的 produce 方法。生产过程中，要对每个产品从 0 开始进行编号；
• 创建一个 Consumer 消费者类，用于调用 ProductFactory 的 consume 方法；
• 创建一个测试类，main 函数中创建 2 个生产者和 3 个消费者，运行程序进行结果观察。

ProductFactory.class

package jvm.juc.proAndcom;

import java.util.LinkedList;

public class ProductFactory {
    private  volatile LinkedList<String> products; //根据需求定义库存，用 LinkedList 实现
    private int capacity = 10; // 根据需求：定义最大库存 10
    public ProductFactory() {
        products = new LinkedList<String>();
    }
    // 根据需求：produce 方法创建
    public synchronized void produce(String product) {
        while (capacity == products.size()) { //根据需求：如果达到 10 库存，停止生产
            try {
                System.out.println("警告：线程("+Thread.currentThread().getName() + ")准备生产产品，但产品池已满");
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        products.add(product); //如果没有到 10 库存，进行产品添加
        try {
            Thread.sleep(1000); //根据需求为了便于观察结果，每生产一个产品，sleep 5000 ms
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("线程("+Thread.currentThread().getName() + ")生产了一件产品:" + product+";当前剩余商品"+products.size()+"个");
        notify(); //生产了产品，通知消费者线程从 wait 状态唤醒，进行消费
    }

    // 根据需求：consume 方法创建
    public synchronized String consume() {
        while (products.size()==0) { //根据需求：没有库存消费者进入wait状态
            try {
                System.out.println("警告：线程("+Thread.currentThread().getName() + ")准备消费产品，但当前没有产品");
                wait(); //库存为 0 ，无法消费，进入 wait ，等待生产者线程唤醒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        String product = products.remove(0) ; //如果有库存则消费，并移除消费掉的产品
        try {
            Thread.sleep(1000);//根据需求为了便于观察结果，每消费一个产品，sleep 5000 ms
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("线程("+Thread.currentThread().getName() + ")消费了一件产品:" + product+";当前剩余商品"+products.size()+"个");
        notify();// 通知生产者继续生产
        return product;
    }
}

Consumer.Class

package jvm.juc.proAndcom;

public class Consumer implements Runnable{

    private ProductFactory factory;

    public Consumer(ProductFactory productFactory) {
        factory = productFactory;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            String consume = factory.consume();
        }
    }
}

Producer.class

package jvm.juc.proAndcom;

public class Producer implements Runnable{
    private ProductFactory factory;
    public Producer(ProductFactory productFactory) {
        this.factory = productFactory;
    }

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (true) {
            factory.produce(String.valueOf(i));
            i++;
        }
    }
}

Test.class

package jvm.juc.proAndcom;

import internet.c1.Factory;

public class Test extends Thread{
    public static void main(String[] args) {
        ProductFactory factory = new ProductFactory();
        new Thread(new Producer(factory),"一号生产者").start();
        new Thread(new Producer(factory),"二号生产者").start();
        new Thread(new Consumer(factory),"一号消费者").start();
        new Thread(new Consumer(factory),"二号消费者").start();
        new Thread(new Consumer(factory),"三号消费者").start();

    }
}