生产者消费者模式通过共享缓冲区协调生产与消费速度，Java中可用wait/notify或BlockingQueue实现。前者需手动同步控制，后者由并发包自动处理阻塞与线程安全，更简洁高效。
生产者消费者模式是多线程编程中常见的设计模式，用于解决生产数据和消费数据速度不匹配的问题。在Java中，可以通过多种方式实现该模式，核心目标是保证线程安全、避免资源竞争，并实现线程间的有效通信。
使用 wait() 和 notify()
这是最基础的实现方式，依赖 synchronized 配合 wait() 和 notify() 方法进行线程协作。定义一个共享缓冲区（例如队列），生产者线程向其中添加数据，消费者线程从中取出数据。当缓冲区满时，生产者等待；当缓冲区空时，消费者等待。
示例代码：
class Buffer {
private int data;
private boolean available = false;
public synchronized void put(int value) {
while (available) {
try {
wait(); // 缓冲区已占用，生产者等待
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
data = value;
available = true;
notifyAll(); // 唤醒消费者
}
public synchronized int take() {
while (!available) {
try {
wait(); // 缓冲区为空，消费者等待
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
available = false;
notifyAll(); // 唤醒生产者
return data;
}
}
创建生产者和消费者线程分别调用 put() 和 take() 方法即可。
使用 BlockingQueue
Java 并发包提供了 BlockingQueue 接口及其实现类（如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue），它内部已封装了线程安全和阻塞逻辑，是最推荐的方式。BlockingQueue 的 put() 方法在队列满时自动阻塞，take() 方法在队列空时自动阻塞，无需手动管理锁和等待通知。
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在现实生活中的购物过程，购物者需要先到商场，找到指定的产品柜台下，查看产品实体以及标价信息，如果产品合适，就将该产品放到购物车中，到收款处付款结算。电子商务网站通过虚拟网页的形式在计算机上摸拟了整个过程，首先电子商务设计人员将产品信息分类显示在网页上，用户查看网页上的产品信息，当用户看到了中意的产品后，可以将该产品添加到购物车，最后使用网上支付工具进行结算，而货物将由公司通过快递等方式发送给购物者
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
class Producer implements Runnable {
private final BlockingQueue queue;
public Producer(BlockingQueue queue) {
this.queue = queue;
}
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
queue.put(i);
System.out.println("生产者生产: " + i);
Thread.sleep(100); // 模拟生产耗时
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
private final BlockingQueue queue;
public Consumer(BlockingQueue queue) {
this.queue = queue;
}
public void run() {
try {
while (true) {
Integer value = queue.take();
System.out.println("消费者消费: " + value);
Thread.sleep(200); // 模拟消费耗时
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
}
主程序中启动多个生产者和消费者线程即可：
public class ProducerConsumerDemo {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue<>(5);
Thread producer = new Thread(new Producer(queue));
Thread consumer = new Thread(new Consumer(queue));
producer.start();
consumer.start();
}
}
使用 Lock 和 Condition
如果需要更细粒度的控制，可以使用 ReentrantLock 配合 Condition 实现 await() 和 signal()，效果类似于 wait()/notify()，但更灵活。你可以为“非满”和“非空”分别创建不同的 Condition，从而只唤醒特定类型的线程，提升效率。
关键点：- 使用 lock.lock() 和 lock.unlock() 控制临界区
- condition.await() 替代 wait()
- condition.signalAll() 替代 notifyAll()
这种方式适合复杂场景，但日常开发中推荐优先使用 BlockingQueue。
基本上就这些。BlockingQueue 是最简洁高效的实现方式，适合绝大多数情况。wait/notify 和 Lock/Condition 更适合学习原理或定制需求。
