生產者-消費者模式（阻塞佇列實現）
生產者消費者模式是併發、多執行緒程式設計中經典的設計模式，生產者和消費者通過分離的執行工作解耦，簡化了開發模式，生產者和消費者可以以不同的速度生產和消費資料。這篇文章我們來看看什麼是生產者消費者模式，這個問題也是多執行緒面試題中經常被提及的。如何使用阻塞佇列（Blocking Queue）解決生產者消費者模式，以及使用生產者消費者模式的好處。
真實世界中的生產者消費者模式
生產者和消費者模式在生活當中隨處可見，它描述的是協調與協作的關係。比如一個人正在準備食物（生產者），而另一個人正在吃（消費者），他們使用一個共用的桌子用於放置盤子和取走盤子，生產者準備食物，如果桌子上已經滿了就等待，如果桌子空了的話消費者（那個吃的）等待。這裡桌子就是一個共享的物件。在Java Executor框架自身實現了生產者消費者模式它們分別負責新增和執行任務。
生產者消費者模式的好處
它的確是一種實用的設計模式，常用於編寫多執行緒或併發程式碼。下面是它的一些優點：
- 它簡化的開發，你可以獨立地或併發的編寫消費者和生產者，它僅僅只需知道共享物件是誰
- 生產者不需要知道誰是消費者或者有多少消費者，對消費者來說也是一樣
- 生產者和消費者可以以不同的速度執行
- 分離的消費者和生產者在功能上能寫出更簡潔、可讀、易維護的程式碼
多執行緒中的生產者消費者問題
生產者消費者問題是一個流行的面試題，面試官會要求你實現生產者消費者設計模式，以至於能讓生產者應等待如果佇列或籃子滿了的話，消費者等待如果佇列或者籃子是空的。這個問題可以用不同的方式來現實，經典的方法是使用wait和notify方法在生產者和消費者執行緒中合作，在佇列滿了或者佇列是空的條件下阻塞，Java5的阻塞佇列（BlockingQueue）資料結構更簡單，因為它隱含的提供了這些控制，現在你不需要使用wait和nofity在生產者和消費者之間通訊了，阻塞佇列的put()方法將阻塞如果佇列滿了，佇列take()方法將阻塞如果佇列是空的。在下部分我們可以看到程式碼例子。
使用阻塞佇列實現生產者消費者模式
阻塞佇列實現生產者消費者模式超級簡單，它提供開箱即用支援阻塞的方法put()和take()，開發者不需要寫困惑的wait、nofity程式碼去實現通訊。BlockingQueue 一個介面，Java5提供了不同的現實，如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue，兩者都是先進先出（FIFO）順序。而ArrayLinkedQueue是自然有界的，LinkedBlockingQueue可選的邊界。下面這是一個完整的生產者消費者程式碼例子，對比傳統的wait、nofity程式碼，它更易於理解。
put()方法：類似於我們上面的生產者執行緒，容量達到最大時，自動阻塞。
take()方法：類似於我們上面的消費者執行緒，容量為0時，自動阻塞。
/**
* 倉庫類Storage實現緩衝區
*
*/
public class Storage {
// 倉庫儲存的載體 （容量為6）
private LinkedBlockingQueue<Object> list = new LinkedBlockingQueue<Object>(6);
// 生產num個產品
public void produce() {
int number = 0;
while (number < 10) {
try {
// 放入產品，容量滿的時候自動阻塞
list.put(number);
System.out.println("生產1個\t【庫存量】" + list.size());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
number++;
}
}
// 消費num個產品
public void consume() {
while (true) {
try {
// 消費產品，容量為空的時候自動阻塞
System.out.println("消費1個:" + list.take() + "\t【庫存量】"
+ list.size());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}public class Producer extends Thread {
// 所在放置的倉庫
private Storage storage;
// 建構函式，設定倉庫
public Producer(Storage storage) {
this.storage = storage;
}
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
storage.produce();
}
}public class Consumer extends Thread {
// 所在放置的倉庫
private Storage storage;
// 建構函式，設定倉庫
public Consumer(Storage storage) {
this.storage = storage;
}
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
storage.consume();
}
}public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 倉庫物件
Storage storage = new Storage();
// 生產者物件
Producer p1 = new Producer(storage);
// 消費者物件
Consumer c1 = new Consumer(storage);
// 執行緒開始執行
c1.start();
p1.start();
}
}
生產1個 【庫存量】1
消費1個:0 【庫存量】0
生產1個 【庫存量】1
生產1個 【庫存量】1
消費1個:1 【庫存量】0
生產1個 【庫存量】2
消費1個:2 【庫存量】1
生產1個 【庫存量】2
消費1個:3 【庫存量】1
生產1個 【庫存量】2
消費1個:4 【庫存量】1
消費1個:5 【庫存量】1
消費1個:6 【庫存量】0
生產1個 【庫存量】2
生產1個 【庫存量】1
生產1個 【庫存量】2
生產1個 【庫存量】3
消費1個:7 【庫存量】2
消費1個:8 【庫存量】1
消費1個:9 【庫存量】0