前言

生产者消费者模式属于一种经典的多线程协作的模式，弄清生产者消费者问题能够让我们对于多线程编程有更深刻的理解，下面，为大家分享一个生产者消费者的案例。

一、案例描述
这里以快递为例，假设有一个快递柜，用来存快递，然后有快递员和取件人，快递员往快递柜里存快递，取件人从快递柜中取走快递。快递员作为生产者，取件人作为消费者，当两者在一个时间段同时进行多次自己的操作时，很明显这就是多线程编程的生产者消费者实例了。在这里，我们希望快递员（生产者）存入一个快递，取件人（消费者）就拿走一个快递，如果快递还没有被取走，那么生产者应该等待，而如果快递柜里没有快递，则消费者应该等待。

首先来明确一下，这个案例我们需要准备：

快递柜类（Box）：包含一个成员变量，表示快递的序号，并提供存快递和取快递的操作方法
生产者类（Producer）：实现Runnable接口，包含存快递的方法
消费者类（Customer）：实现Runnable接口，包含取快递的方法
测试类（BoxDemo）：测试类按如下步骤实现这个案例
（1）创建快递柜对象作为共享数据区域
（2）创建生产者，把快递柜对象作为参数传递至构造方法，因为生产者需要完成存快递的操作
（3）创建消费者，把快递柜作为对象传递至构造方法，因为消费者需要完成取快递的操作
（4）创建两个线程，将生产者和消费者对象分别作为参数传递至线程的构造方法，然后启动线程
下面是具体实现：

二、创建快递柜

代码如下：
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public class Box {//定义成员变量表示第几个快递（快递序号）private int express;//定义一个成员变量用于表示快递柜的状态private boolean flag = false;//存快递public synchronized void put(int express) {//如果有快递，那么快递员应该等待取件人来取快递if (flag) {try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果没有快递，那么快递员就存入快递this.express = express;System.out.println("快递员将第" + this.express + "个快递存入了快递柜");//别忘了存完修改快递柜的状态flag = true;//修改完快递柜状态后，唤醒其他在等待的线程notifyAll();}//取快递public synchronized void get() {//如果有快递，那么取件人就取走快递if (flag) {System.out.println("取件人取出了第" + this.express + "个快递");flag = false;notifyAll();} else {//没有快递，那么取件人就等待try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

说明：

如之前的分析，我们创建了一个Box类当做快递柜，除了表示快递序号的成员变量以外和对应的存快递、取快递方法外，还包括一个用来标记快递柜状态的变量，因为线程执行时需要这个标记来判断是该执行还是等待。存快递和取快递的方法都加上了sychronized变成了同步方法，因为用于等待的wait（）方法和唤醒的notifyAll（）方法要在sychronized块中使用，否则会抛出 IllegalMonitorStateException异常而无法执行。

三、创建生产者类

代码如下：
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public class Producer implements Runnable{private Box b;public Producer(Box b){this.b = b;}@Overridepublic void run() {for(int i = 1 ;i<11;i++){b.put(i);}}
}

说明：

快递员当做生产者类，它实现了Runnable接口，重写了run（）方法，并且有一个Box类型的成员变量，和一个以这个成员变量为参数的构造方法，因为在这个类中要调用存快递的操作。在这里，run（）方法里一共存入了10次快递。

四、创建消费者类

代码如下：

public class Customer implements Runnable{private Box b ;public Customer(Box b){this.b = b;}@Overridepublic void run() {while(true){b.get();}}
}

说明：

同生产者类一样，消费者（取件人）类也实现了Runnable接口，重写了run（）方法，同样有一个Box类型的成员变量，和一个以这个成员变量为参数的构造方法，因为这个类里会调用取快递的操作。由于能取快递的次数是由生产者（快递员）存入多少快递决定的，所以这里我们直接用while循环就好了。

五、测试类

在测试类中，我们分别创建快递柜、生产者和消费者的对象，将快递柜对象作为参数分别传入生产者和消费者创建时的构造方法。然后创建两个线程，分别将生产者和消费者对象作为构造方法的参数传递，最后启动线程，观察结果。

代码如下：

public class BoxDemo {public static void main(String[] args) {//创建快递柜对象Box box = new Box();//创建生产者和消费者对象Producer p = new Producer(box);Customer c = new Customer(box);//创建两个线程Thread t1 = new Thread(p,"生产者线程");Thread t2 = new Thread(c,"消费者线程");//启动线程t1.start();t2.start();}
}

可以看到，快递员和取件人有序地完成了10个快递的存和取

// 店员类：负责进货和售货
class Clerk{private int num = 0; //店里当前的货物量public synchronized void get() { //店员进货  每次进货一个（生产者）if(num >= 10) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 库存已满，无法进货");try {this.wait();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" wait后剩余步骤");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}} else {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : "+ (++num));this.notifyAll();}}public synchronized void sale() { //店员卖货 每次卖掉一个货（消费者）if(num<=0) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 库存已空，无法卖货");try {this.wait();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" wait后剩余步骤");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}else {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : "+(--num));this.notifyAll();}}
}// 生产者 可以有很多生产者卖货给这个店员
class Producer implements Runnable{private Clerk clerk;public Producer(Clerk clerk) {this.clerk=clerk;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i<20; i++) {clerk.get();}}
}//消费者：可以很多消费者找店员买货
class Consumer implements Runnable{private Clerk clerk;public Consumer(Clerk clerk) {this.clerk=clerk;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i<20; i++) {clerk.sale();}}
}public class TestProductorAndConsumer {public static void main(String[] args) {Clerk clerk=new Clerk();Producer producer=new Producer(clerk);Consumer consumer=new Consumer(clerk);new Thread(producer,"生产者A").start();new Thread(consumer,"消费者B").start();}
}