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。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。第一种方式有较高的效率，并且易于实现，代码的可控制性较好，属于常用的模式。第二种管道缓冲区不易控制，被传输数据对象不易于封装等，实用性不强。因此本文只介绍同步机制实现的生产者 / 消费者问题。

同步问题核心在于：如何保证同一资源被多个线程并发访问时的完整性。常用的同步方法是采用信号或加锁机制，保证资源在任意时刻至多被一个线程访问。Java 语言在多线程编程上实现了完全对象化，提供了对同步机制的良好支持。在 Java 中一共有四种方法支持同步，其中前三个是同步方法，一个是管道方法。

（1）wait() / notify() 方法

（2）await() / signal() 方法

（3）BlockingQueue 阻塞队列方法

（4）PipedInputStream / PipedOutputStream

本文只介绍最常用的前三种，第四种暂不做讨论，有兴趣的读者可以自己去网上找答案。

补充：实现代码，我在原来的代码的基础上引入了继承关系，实现对扩展开放，对修改封闭的开闭设计原则。

一、wait() / notify() 方法

wait() / nofity() 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，使自己处于等等状态，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。

【Storage仓库抽象类】

public abstract class Storage {
   
    /**
     * 生产方法
     * @param num 生产数量
     * */
    abstract public void produce(int num);

    /**
     * 消费方法
     * @param num 消费数量
     * */
    abstract public void consume(int num);
}

【StorageByWait仓库实现类】

/**
 * @author 
 * 仓库类
 * 通过object超类的wait/notify方法实现同步
 */
public class StorageByWait extends Storage {
   
    /**
     * 仓库容量
     * */
    final private int MAX_SIZE = 100;

    private LinkedList<Object> list = new LinkedList<>();

    /**
     * 生产方法
     * */
    @Override
    public void produce(int num) {
   
        synchronized (list) {
   
            // 无法放入仓库，一直阻塞
            while(list.size() + num > MAX_SIZE) {
   

                System.out.println("仓库容量：" + list.size() + " 生产物品：" + num);
                System.out.println("此时无法执行生产任务。。。");

                try {
   
                    // 阻塞生产
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
   
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            // 生产并放入仓库
            for (int i=0; i<num; i++) {
   
                list.add(new Object());
            }

            System.out.println("生产：" + num + " 当前仓库容量：" + list.size());
            // 唤醒所有符合条件
            list.notifyAll();
        }
    }

    /**
     * 消费方法
     * */
    @Override
    public void consume(int num) {
   
        synchronized (list) {
   
            // 无法获取物品，一直阻塞
            while (list.size() < num) {
   

                System.out.println("仓库容量：" + list.