Java---生产者与消费者模式

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，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。但是，这个共享数据区域中应该具备这样的线程间并发协作的功能：

如果共享数据区已满的话，阻塞生产者继续生产数据放置入内；
如果共享数据区为空的话，阻塞消费者继续消费数据。

在Java语言中，实现生产者消费者问题时，可以采用三种方式：

使用 Object 的 wait/notify 的消息通知机制；
使用 Lock 的 Condition 的 await/signal 的消息通知机制；
使用 BlockingQueue 实现。

1. Object 的 wait/notify 的消息通知机制

引用：
线程间通信Object的waitnotify：
https://blog.csdn.net/m0_37450089/article/details/120222872

在这里插入图片描述

等待/通知机制主要提供了三个方法用于线程间的通信

wait()当前线程释放锁并进入等待(阻塞)状态
notify()唤醒一个正在等待相应对象锁的线程，使其进入就绪队列，以便在当前线程释放锁后继续竞争锁
notifyAll()唤醒所有正在等待相应对象锁的线程，使其进入就绪队列，以便在当前线程释放锁后继续竞争锁

等待/通知机制是指一个线程A调用了对象Object的wait()方法进入等待状态，而另一线程B调用了对象Object的notify()或者notifyAll()方法，当线程A收到通知后就可以从对象Object的wait()方法返回，进而执行后序的操作。线程间的通信需要对象Object来完成，对象中的wait()、notify()、notifyAll()方法就如同开关信号，用来完成等待方和通知方的交互。

2.Lock 的 Condition 的 await/signal 的消息通知机制

引用：详解Condition的await和signal等待/通知机制
https://blog.csdn.net/belalds/article/details/109612454

任何一个java对象都继承于Object类，在线程间实现通信往往会应用到Object的几个方法，比如wait(),wait(long timeout),wait(long timeout, int nanos)与notify(),notifyAll()几个方法实现等待/通知机制.
同样的，在java Lock体系下依然会有同样的方法实现等待/通知机制。
从整体上来看Object的wait和notify/notify是与对象监视器配合完成线程间的等待/通知机制，而Condition与Lock配合完成等待通知机制，前者是java底层级别的，后者是语言级别的，具有更高的可控制性和扩展性。两者除了在使用方式上不同外，在功能特性上还是有很多的不同：

Condition能够支持不响应中断，而通过使用Object方式不支持；
Condition能够支持多个等待队列（new 多个Condition对象），而Object方式只能支持一个；
Condition能够支持超时时间的设置，而Object不支持

针对Object的wait方法

void await() throws InterruptedException:当前线程进入等待状态，如果其他线程调用condition的signal或者signalAll方法并且当前线程获取Lock从await方法返回，如果在等待状态中被中断会抛出被中断异常；
long awaitNanos(long nanosTimeout)：当前线程进入等待状态直到被通知，中断或者超时；
boolean await(long time, TimeUnit unit)throws InterruptedException：同第二种，支持自定义时间单位
boolean awaitUntil(Date deadline)
throws InterruptedException：当前线程进入等待状态直到被通知，中断或者到了某个时间

针对Object的notify/notifyAll方法

void signal()：唤醒一个等待在condition上的线程，将该线程从等待队列中转移到同步队列中，如果在同步队列中能够竞争到Lock则可以从等待方法中返回。
void signalAll()：与1的区别在于能够唤醒所有等待在condition上的线程

3.使用 BlockingQueue 实现

引用： BlockingQueue(阻塞队列)
https://blog.csdn.net/Student111w/article/details/118887900

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素。