Java中的SynchronousQueue範例－解決Producer Consumer問題
SynchronousQueue是一種特殊類型的BlockingQueue，其中每個插入操作都必須等待另一個執行緒中對應的刪除命令，反之亦然。當您在 SynchronousQueue 上呼叫put() 方法時，它會阻塞，直到另一個執行緒從中取得該元素。因此，如果另一個執行緒嘗試從中刪除一個元素，但該元素不存在，則該執行緒會阻塞，直到另一個執行緒將該元素放入佇列中。你可以把 SynchronousQueue 想像成一個拿著奧運火炬奔跑的運動員（線程），他帶著火炬（正在傳遞的對象）奔跑，並將其傳遞給另一邊等待的另一位運動員。如果你留意這個名字，你就會明白 SynchronousQueue 如此命名是有原因的；它同步地將資料傳輸到另一個執行緒；它等待某人獲取數據，而不是僅僅將其放入並退出（非同步操作）。如果您熟悉 CSP 和 Ada，那麼您就會知道同步佇列類似於執行緒的會議。它們非常適合控制傳輸結構，其中一個執行緒中運行的物件必須與另一個執行緒中的物件同步，以便向其傳遞一些資訊、事件或任務。在先前的多執行緒程式設計教學中，我們學習如何使用wait和notify以及BlockingQueue方法來解決生產者-消費者問題。現在我們將學習如何使用 SynchronousQueue 應用生產者-消費者模式。此類還支援對生產者線程和消費者線程的等待進行排序的公平行為。預設情況下，不保證此順序。但是，使用公平屬性建立的佇列可保證 FIFO （先進先出）佇列 中執行緒的存取。Java 中使用 SynchronousQueue 的生產者/消費者。
正如我上面所說，對於理解任何程式語言中的線程間通訊 來說，沒有什麼比生產者-消費者問題更好的了。在此問題中，一個執行緒充當生成事件和任務的生產者，另一個執行緒充當其消費者。共享緩衝區用於將資料從生產者傳輸到消費者。在極端情況下解決這個問題會很困難，例如，當製造商被迫等待時，因為... 緩衝區已滿或消費者被迫等待，因為 緩衝區為空。這個問題很容易解決，因為... 阻塞佇列不僅提供了儲存資料的緩衝區，還提供了流量控制，如果緩衝區已滿，則阻塞呼叫put() 方法的執行緒（Producer），如果緩衝區已滿，則阻塞呼叫take() 方法的執行緒（Consumer）。緩衝區為空。現在我們將使用 SynchronousQueue 來解決相同的問題，SynchronousQueue 是一種特殊的零容量並行集合。在下面的範例中，我們有兩個線程，分別稱為PRODUCER和CONSUMER（總是為線程命名，這是一種非常好的多線程程式設計風格）。第一個線程發布遊戲中的分數，第二個線程使用它。遊戲中的分數無非就是一個String類型的物件。但是如果您使用不同的類型運行該程序，您將不會注意到任何差異。要了解 SynchronousQueue 是如何運作的，以及如何解決生產者-消費者問題，您需要：要么在 Eclipse 環境中運行程式進行調試（debug），要么乾脆通過註釋掉consumer.start()來啟動生產者線程；如果消費者線程沒有運行，那麼生產者線程將被阻塞在queue.put(event); 如果運行，您將無法看到生產者 [PRODUCER] 發布 :FOUR 事件。發生這種情況是因為 SynchronousQueue 的特定行為，它確保發布資料的執行緒將阻塞，直到另一個執行緒取得數據，反之亦然。您可以透過註解掉 Producer.start(); 來測試其餘程式碼。並僅啟動消費者線程。 如果仔細研究程式的輸出內容，您會發現輸出的順序是相反的。看起來[CONSUMER]線程在[PRODUCER]線程產生資料 之前就已經取得了資料。這是因為 SynchronousQueue 預設不保證排隊。但它具有公平規則，以 FIFO 順序設定對執行緒的存取。您可以透過將 true 傳遞給重載的SynchronousQueue 建構函式來啟用這些規則，如下所示： import java.util.concurrent.SynchronousQueue; /** * Java Program to solve Producer Consumer problem using SynchronousQueue. A * call to put() will block until there is a corresponding thread to take() that * element. * * @author Javin Paul */ public class SynchronousQueueDemo{ public static void main(String args[]) { final SynchronousQueue
queue = new SynchronousQueue
(); Thread producer = new Thread("PRODUCER") { public void run() { String event = "FOUR"; try { queue.put(event); // thread will block here System.out.printf("[%s] published event : %s %n", Thread .currentThread() .getName(), event); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }; producer.start(); // starting publisher thread Thread consumer = new Thread("CONSUMER") { public void run() { try { String event = queue.take(); // thread will block here System.out.printf("[%s] consumed event : %s %n", Thread .currentThread() .getName(), event); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }; consumer.start(); // starting consumer thread } } Output: [CONSUMER] consumed event : FOUR [PRODUCER] published event : FOUR
new SynchronousQueue(boolean fair).
關於 Java 中的 SynchronousQueue，您需要記住什麼。
以下是 Java 中這種特殊類型的阻塞佇列的一些重要屬性。以同步方式將資料從一個線程傳遞到另一個線程非常有用。該隊列沒有容量並且被阻塞，直到另一個執行緒釋放它。
- SynchronousQueue 會阻塞，直到一個執行緒準備好取得資料為止，另一個執行緒將嘗試放入資料。
- SynchronousQueue 沒有磁碟區。也就是說，它不包含數據。
- SynchronousQueue 用於實現前向排隊策略，其中線程將控制權傳遞給等待線程，或在允許的情況下建立新線程，否則不轉移控制權。
- 該隊列不允許空資料。嘗試新增 null 元素將會拋出NullPointerException。
- 如果您使用 Collection 中的其他方法（例如 contains），SynchronousQueue 的行為就像一個空集合。
- 您不能使用 SynchronousQueue 的 peek 方法，因為該元素僅在您嘗試刪除它時才存在；此外，在另一個執行緒嘗試刪除元素之前，您將無法插入元素（使用任何方法）。
- 您將無法對 SynchronousQueue 使用迭代器，因為... 它沒有元素。
- SynchronousQueue 可以使用公平規則創建，其中保證按 FIFO 順序存取執行緒。
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