生產者消費者問題
這是一個面試經常被問到的問題，很多問題都可以轉化為這個模型。
什麼是生產者與消費者問題？舉個例子，我們去吃自助餐，在自助餐的一個公共區域放著各種食物，消費者需要就自行挑選，當食物被挑沒的時候，大家就等待，等候廚師做出更多再放到公共區域內供大家挑選；當公共區域食物達到一定數量，不能再存放的時候，此時沒有消費者挑選，廚師此時等待，等公共區域有地方再存放食物時，再開始生產。這就是一個生產者與消費者問題。
根據這個例子，我們可以模擬一下場景，我們從這個例子中，顯然看出我們需要製造一個公共區域，而且這個公共區域是有容量限制的，需要模擬各種食物，同時還需要模擬幾個廚師也就是生產者，最後再模擬幾個消費者。
首先呢，我們建立一個產品Product類，這個類就代表食物的模板，廚師們就生產這種型別的食物，類裡面定義食物的ID和name這兩個屬性，程式碼如下：
public class Product {
private int id;
private String name;
public Product(int id, String name) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Product ：id:"+id+",name:"+name;
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
接下來，我們建立那個公共區域，也就是一個容器，容器要麼用陣列儲存，要麼用集合，這裡我們用集合LinkedList，然後呢，我們要清楚我們這個容器只能被建立一個，也就是公共區域只有一個，我們放也是放在這裡面，取也是從這裡面取，這裡採用單例模式來保證只能建立一個容器例項，容器裡面再定義放和取的方法，我們要加鎖保證放和取的同步，以免發生執行緒安全問題，同時還要定義容器的最大容量，再放和取的同步方法裡面，我們要判斷是否容器內的食物超出了容器的最大容量，如果放的時候大於等於最大容量了，就不能再往裡面放了，這時候廚師們（生產者）要等待；取的時候也一樣，看是否容器內的食物個數為0，為0消費者們就要等待，最後我們在容器裡面定義一個檢查容器容量的方法，後面單獨開啟一個執行緒呼叫此方法，實時監測容器內食物的個數，一直在0-10之間，就說明我們寫的程式碼沒有問題，程式碼如下：
public class Container {
//單例模式，保證只能建立一個容器例項
private static Container instance = null;
private Container(){}
public static Container getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Container();
}
return instance;
}
private LinkedList<Product> list = new LinkedList<>();//容器
private int MAX = 10;//容器的最大容量
//放食物
public synchronized void putProduct(Product product){
while(list.size()>=MAX){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
list.addLast(product);//把新生產的食物放在最後
notifyAll();
}
//取食物
public synchronized Product getProduct(){
while(list.size()<=0){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
notifyAll();
return list.removeFirst();//先取出放在這裡時間最長的那個
}
//檢查容器內食物個數
public int checkSize(){
return list.size();
}
}
接下來就是生產者（廚師）執行緒，這個執行緒裡面就是不停的生產食物，然後放入容器裡面供消費者挑選，更形象一點，生產食物需要固定的時間，我們讓執行緒每生產一個食物睡眠一段時間，時間為固定的。
程式碼如下：
public class ProducerThread implements Runnable{
Container container = null;
public ProducerThread(Container container) {
this.container = container;
}
@Override
public void run() {
int i = 0;
while(true){
Product product = new Product(++i, "產品"+i);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
container.putProduct(product);
}
}
}
有了生產者，接下來就是消費者執行緒了，該執行緒裡面消費者不停的挑選產品，消費產品，每消費一個食物也需要一定的時間，而且這個對於每一個人時間是不一定的，所以呢我們就取1200以內的隨機數，進行睡眠。
程式碼如下：
public class CustomThread implements Runnable{
Container container = null;
public CustomThread(Container container) {
this.container = container;
}
@Override
public void run() {
while(true){
Product p = container.getProduct();
try {
Thread.sleep((int)(Math.random()*1200));
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("消費了一個產品"+p);
}
}
}
在生產者與消費者執行緒裡面，我們都定義了構造器，用來接收容器物件，這裡面，並沒有對容器進行初始化，就是為了保證容器的唯一性。
所需要的我們都定義完畢，最後定義一個測試類Go，測試類裡面，建立2個生產者執行緒，10個消費者執行緒，並建立一個容器傳給生產者和消費者，同時，另外開啟一個執行緒，每隔300毫秒進行輸出容器內食物的數量，如果食物數量一直在0到10之間，說明我們的程式沒有問題，為了讓列印看的更清晰，這裡不用System.out.println列印，而是用顯示為紅色的System.err.println進行輸出。
程式碼如下：
public class Go {
public static void main(String[] args) {
Container container = Container.getInstance();
for (int i = 0; i < 2; i++) {
new Thread(new ProducerThread(container)).start();;
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(new CustomThread(container)).start();;
}
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while(true){
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.err.println(container.checkSize());
}
}
}).start();
}
}
整個生產者和消費者就完成了。
這裡面一定要思考，程式碼的同步，容器的唯一以及對容器容量的控制，之間是怎麼進行通訊的。