生產者-消費者模式中的記憶體緩衝區的主要功能是資料在多執行緒間的共享。此外，通過該緩衝區，可以緩解生產者和消費者之間的效能差。

Java多執行緒程式設計中，常用的多執行緒設計模式包括：Future模式、Master-Worker模式、Guarded Suspeionsion模式、不變模式和生產者-消費者模式等。這篇文章主要講述不變模式，關於其他多執行緒設計模式的地址如下：
關於Future模式的詳解： Java多執行緒程式設計中Future模式的詳解
關於Master-Worker模式的詳解： Java多執行緒程式設計中Master-Worker模式的詳解
關於Guarded Suspeionsion模式的詳解：

下面以生產者生產饅頭、消費者吃饅頭為例說明生產者-消費者模式，並用Java程式碼實現。

1. 饅頭

這裡採用了面向物件的設計思想，饅頭在整個程式中自然是一個類，其Java程式碼如下。

class ManTou {
	int id;
	ManTou(int id) {
		this.id = id;
	}
	
	public String toString() {
		return "ManTou: " + id;
	}
}

2. 籃子（裝饅頭）

籃子是有容量的，因此籃子類需要有一個變量表示容量；籃子至少還有取和裝饅頭這兩個功能，其Java程式碼如下：

class SyncStack { //籃子
	int index = 0;
	ManTou[] arrMT = new ManTou[6]; //假設這個籃子只能裝6個饅頭
	
	public synchronized void push(ManTou wt) { //裝饅頭
		while(index == arrMT.length) { //籃子滿了
			try {
				this.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		this.notify(); //如果取饅頭的wait了，則通知他醒來
		arrMT[index] = wt;
		index ++;
	}
	
	public synchronized ManTou pop() { //取饅頭
		while(index == 0) { //籃子空了
			try {
				this.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		this.notify(); //如果產饅頭的wait了，則通知他醒來
		index --;
		return arrMT[index];
		
	}
}
 

3. 生產者（生產饅頭）

生產者需要獲取籃子這個物件，而且籃子不能是自己建立的。其Java程式碼如下：

class Producer implements Runnable { //生產者
	SyncStack ss = null;
	
	Producer(SyncStack ss) {
		this.ss = ss;
	}
	
	public void run() {
		for(int i=0; i<20; i++) { //一共要生成20個
			ManTou wt = new ManTou(i);
			ss.push(wt);
			System.out.println("生產了：" + wt);
			try { //生成一個睡1秒，便於觀察
				Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

4. 消費者（吃饅頭）

消費需要獲取籃子這個物件，而且這個物件必須與生產者獲取的籃子是同一個物件，這樣才能資訊共享。其Java程式碼如下：

class Consumer implements Runnable {
	SyncStack ss = null;
	
	Consumer(SyncStack ss) {
		this.ss = ss;
	}
	public void run() {
		for(int i=0; i<20; i++) { //一共要吃20個
			ManTou wt = ss.pop();
			System.out.println("消費了：" + wt);
		}
	}
}

5. 測試執行

主函式Java程式碼如下：

public class ProducerConsumer {
	public static void main(String[] args) {
		SyncStack ss = new SyncStack(); //定義籃子
		Producer p = new Producer(ss);  //定義生產者
		Consumer c = new Consumer(ss);  //定義消費者
		new Thread(p).start();
		new Thread(c).start();
	}
}

全文完。轉載請註明出處。

參考文獻

1. 葛一鳴，Java程式效能優化．清華大學出版社．

2. 北京尚學堂輔導機構網路視訊．