生产者-消费者（producer-consumer）问题，也称作有界缓冲区（bounded-buffer）问题，两个进程共享一个公共的固定大小的缓冲区。下文通过实例给大家介绍java生产者和消费者，感兴趣的朋友一起学习吧
在Java编程中，生产者-消费者问题是多线程并发控制的经典案例，主要涉及线程间的协作与同步。这个问题描述的是两个或多个线程共享一个有限的资源，如一个固定大小的缓冲区。在这个例子中，生产者线程负责生成数据并放入缓冲区，而消费者线程则负责从缓冲区取出数据并处理。为了保证数据的一致性和避免线程间的竞争条件，我们需要使用特定的同步机制，如Java中的`synchronized`关键字和`wait()`、`notify()`方法。
在Java中，我们可以创建一个公共资源类，如`PublicResource`，它包含一个共享变量`number`来表示缓冲区的状态。这个类提供了两个关键的方法：`increace()`用于增加`number`的值，代表生产操作；`decreace()`用于减少`number`的值，代表消费操作。由于多个线程可能会同时访问这些方法，因此需要使用`synchronized`关键字来确保同一时间只有一个线程能执行这些操作。
在`increace()`和`decreace()`方法中，我们使用了`wait()`和`notify()`来实现线程间的通信。当缓冲区满时，生产者会调用`wait()`进入等待状态，直到消费者消费了数据并调用`notify()`唤醒生产者。反之，当缓冲区为空时，消费者会等待，直到生产者生产了新的数据并唤醒消费者。这种机制可以防止生产者在缓冲区已满时继续生产，以及消费者在缓冲区为空时继续消费，有效地解决了生产者-消费者问题。
以下是如何创建生产者和消费者线程的示例：
```java
// 生产者线程类
public class ProducerThread implements Runnable {
private PublicResource resource;
public ProducerThread(PublicResource resource) {
this.resource = resource;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000)); // 模拟生产延迟
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
resource.increace();
}
}
}
// 消费者线程类
public class ConsumerThread implements Runnable {
private PublicResource resource;
public ConsumerThread(PublicResource resource) {
this.resource = resource;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000)); // 模拟消费延迟
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
resource.decreace();
}
}
}
```
在上述代码中，`ProducerThread`和`ConsumerThread`实现了`Runnable`接口，它们在各自的`run()`方法中调用了`increace()`或`decreace()`方法。通过设置不同的延迟，我们可以模拟生产者和消费者在不同时间进行操作的情况。
总结来说，Java中的生产者-消费者问题可以通过共享资源类、`synchronized`关键字、`wait()`和`notify()`方法来解决。这样的设计允许线程之间协调工作，避免了数据不一致性和死锁等问题，有效地提高了多线程环境下的程序效率和可靠性。在实际开发中，我们还可以考虑使用`BlockingQueue`等高级并发工具来简化实现，提高代码的可读性和可维护性。
2025-08-24 11:41:38
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Java实现生产者消费者问题与读者写者问题详解
Java语言在多线程编程中提供了对同步机制的良好支持，解决生产者/消费者问题的方法可分为两类：（1）采用某种机制保护生产者和消费者之间的同步；（2）在生产者和消费者之间建立一个管道。以下是 Java 实现生产者消费者问题与读者写者问题详解的知识点：
一、生产者消费者问题
生产者消费者问题是研究多线程程序时绕不开的经典问题之一，它描述是有一块缓冲区作为仓库，生产者可以将产品放入仓库，消费者则可以从仓库中取走产品。
二、解决生产者/消费者问题的方法
解决生产者/消费者问题的方法可分为两类：（1）采用某种机制保护生产者和消费者之间的同步；（2）在生产者和消费者之间建立一个管道。
三、wait() / notify()方法
wait() / notify()方法是基类Object的两个方法，也就意味着所有Java类都会拥有这两个方法，这样，我们就可以为任何对象实现同步机制。wait()方法：当缓冲区已满/空时，生产者/消费者线程停止自己的执行，放弃锁，使自己处于等待状态，让其他线程执行。notify()方法：当生产者/消费者向缓冲区放入/取出一个产品时，向其他等待的线程发出可执行的通知，同时放弃锁，使自己处于等待状态。
四、BlockingQueue阻塞队列方法
BlockingQueue阻塞队列方法提供了一个阻塞队列，可以用于生产者消费者问题的解决。
五、Semaphore方法
Semaphore方法提供了一个计数 semaphore，可以用于生产者消费者问题的解决。
六、PipedInputStream / PipedOutputStream
PipedInputStream / PipedOutputStream提供了一个管道缓冲区，可以用于生产者消费者问题的解决。
七、Java实现生产者消费者问题的实例
以下是一个使用wait() / notify()方法实现生产者消费者问题的实例：
```java
package test;
public class Hosee {
private static Integer count = 0;
private final Integer FULL = 10;
private static String LOCK = "LOCK";
class Producer implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK) {
while (count == FULL) {
try {
LOCK.wait();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产者生产，目前总共有" + count);
LOCK.notifyAll();
}
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK) {
while (count == 0) {
try {
LOCK.wait();
} catch (Exception e) {
TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
}
count--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费者消费，目前总共有" + count);
LOCK.notifyAll();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
// ...
}
}
```
八、总结
Java语言在多线程编程中提供了对同步机制的良好支持，解决生产者/消费者问题的方法可分为两类：（1）采用某种机制保护生产者和消费者之间的同步；（2）在生产者和消费者之间建立一个管道。wait() / notify()方法、BlockingQueue阻塞队列方法、Semaphore方法和PipedInputStream / PipedOutputStream等方法都是解决生产者消费者问题的有效方法。
2025-08-24 10:08:35
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