Java中使用锁的生产者/消费者线程示例

在Java中，使用锁的生产者/消费者线程示例是一种常见的多线程编程模式，用于解决生产者和消费者之间的数据同步和通信问题。下面是一个简单的示例：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProducerConsumerExample {
    private static final int BUFFER_SIZE = 10;
    private static final Queue<Integer> buffer = new LinkedList<>();
    private static final Lock lock = new ReentrantLock();
    private static final Condition notFull = lock.newCondition();
    private static final Condition notEmpty = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {
        Thread producerThread = new Thread(new Producer());
        Thread consumerThread = new Thread(new Consumer());

        producerThread.start();
        consumerThread.start();
    }

    static class Producer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    lock.lock();
                    try {
                        while (buffer.size() == BUFFER_SIZE) {
                            notFull.await();
                        }
                        int item = produceItem();
                        buffer.offer(item);
                        System.out.println("Produced: " + item);
                        notEmpty.signalAll();
                    } finally {
                        lock.unlock();
                    }
                    Thread.sleep(1000);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }

        private int produceItem() {
            // 生成一个随机数作为生产的物品
            return (int) (Math.random() * 100);
        }
    }

    static class Consumer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    lock.lock();
                    try {
                        while (buffer.isEmpty()) {
                            notEmpty.await();
                        }
                        int item = buffer.poll();
                        System.out.println("Consumed: " + item);
                        notFull.signalAll();
                    } finally {
                        lock.unlock();
                    }
                    Thread.sleep(1000);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
    }
}

这个示例中，使用了一个有界队列作为缓冲区，生产者线程负责生成物品并将其放入缓冲区，消费者线程负责从缓冲区中取出物品进行消费。为了保证线程安全和数据同步，使用了ReentrantLock作为锁，并通过Condition对象实现了生产者和消费者之间的等待和唤醒机制。

该示例中的生产者线程在缓冲区已满时等待，直到缓冲区有空闲位置才继续生产物品；消费者线程在缓冲区为空时等待，直到缓冲区有物品可供消费才继续消费。通过使用锁和条件变量，生产者和消费者之间实现了有效的线程通信和同步。

这种生产者/消费者模式在实际应用中非常常见，例如消息队列、线程池等场景都可以使用该模式来实现任务的生产和消费。在云计算领域，生产者/消费者模式可以用于异步任务处理、消息队列服务等场景。

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