Java实现生产者消费者模型有三种核心方式:一是用阻塞队列(如ArrayBlockingQueue),自动处理满/空阻塞,无需手动同步;二是用synchronized+wait/notify,需在同步块中用while循环防虚假唤醒并调用notifyAll;三是用Lock+Condition,可精准唤醒生产或消费线程。

Java中实现生产者消费者模型,核心是解决多线程对共享资源的协同访问:生产者往缓冲区放数据,消费者从缓冲区取数据,二者需避免重复操作、空取、满写,并保证线程安全。关键不在“写多少代码”,而在理清协作逻辑和同步边界。
用阻塞队列(推荐初学者)
Java并发包提供了线程安全的阻塞队列(如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue),内部已封装 wait/notify 和锁机制,自动处理“满时阻塞生产”“空时阻塞消费”,大幅降低出错概率。
- 创建固定容量的队列(如
new ArrayBlockingQueue),容量即缓冲区大小(10) - 生产者调用
queue.put(item):队列满则自动等待;消费者调用queue.take():队列空则自动等待 - 无需手动加锁、判断条件、调用 wait/notify —— 这些都由队列内部完成
用 synchronized + wait/notify(理解底层原理)
若想深入掌握线程协作本质,可手动实现:定义共享缓冲区(如 List)、用 synchronized 锁住临界区,再配合 wait() 释放锁并等待,notifyAll() 唤醒所有等待线程。
- 必须在 synchronized 块内调用 wait/notify,否则抛
IllegalMonitorStateException - 使用 while 循环判断条件(如
while (list.size() == MAX)),而非 if —— 防止虚假唤醒 - 生产者在“满”时 wait,唤醒后检查是否仍满;消费者在“空”时 wait,唤醒后检查是否仍空
- 每次修改状态后调用
notifyAll()(不是 notify),确保不遗漏该被唤醒的某一方
用 Lock + Condition(更灵活的显式控制)
相比 synchronized,ReentrantLock 配合 Condition 可为“生产等待”和“消费等待”分别定义条件变量,避免 notifyAll 的“惊群效应”,唤醒更精准。
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- 声明两个 Condition:
notFull = lock.newCondition()和notEmpty = lock.newCondition() - 生产者在满时
notFull.await(),成功放入后notEmpty.signal() - 消费者在空时
notEmpty.await(),成功取出后notFull.signal() - 注意:await() 会释放锁,signal() 不释放锁,需在 finally 中 unlock()
别忽略的实用细节
真实场景中,仅实现基础协作远远不够:
- 生产者或消费者应支持优雅停止:用 volatile boolean 标志位控制循环,避免死等
- 考虑异常处理:比如 IO 生产失败、解析异常,不能让单个异常导致整个线程退出或阻塞
- 缓冲区大小需权衡:太小易频繁阻塞,太大占内存且延迟高;可结合吞吐量与响应要求调整
- 日志或监控建议打在“真正入队/出队”位置,而非线程启动处,便于定位瓶颈
不复杂但容易忽略。选对工具(优先阻塞队列),守住同步边界(锁+条件判断),再补上停止和异常逻辑,一个健壮的生产者消费者就落地了。










