Java中的SynchronousQueue示例——解决Producer Consumer问题
SynchronousQueue是一种特殊类型的BlockingQueue，其中每个插入操作都必须等待另一个线程中相应的删除命令，反之亦然。当您在 SynchronousQueue 上调用put() 方法时，它会阻塞，直到另一个线程从中获取该元素。因此，如果另一个线程尝试从中删除一个元素，但该元素不存在，则该线程会阻塞，直到另一个线程将该元素放入队列中。你可以把 SynchronousQueue 想象成一个拿着奥运火炬奔跑的运动员（线程），他拿着火炬（正在传递的对象）奔跑，并将其传递给另一边等待的另一位运动员。如果你注意这个名字，你就会明白 SynchronousQueue 这么命名是有原因的；它同步地将数据传输到另一个线程；它等待某人获取数据，而不是仅仅将其放入并退出（异步操作）。如果您熟悉 CSP 和 Ada，那么您就会知道同步队列类似于线程的会议。它们非常适合控制传输结构，其中一个线程中运行的对象必须与另一个线程中的对象同步，以便向其传递一些信息、事件或任务。在之前的多线程编程教程中，我们学习了如何使用wait和notify以及BlockingQueue方法解决生产者-消费者问题。现在我们将学习如何使用 SynchronousQueue 应用生产者-消费者模式。此类还支持对生产者线程和消费者线程的等待进行排序的公平行为。默认情况下，不保证此顺序。但是，使用公平属性创建的队列可保证 FIFO （先进先出）队列 中线程的访问。Java 中使用 SynchronousQueue 的生产者/消费者。
正如我上面所说，对于理解任何编程语言中的线程间通信 来说，没有什么比生产者-消费者问题更好的了。在此问题中，一个线程充当生成事件和任务的生产者，另一个线程充当其消费者。共享缓冲区用于将数据从生产者传输到消费者。在极端情况下解决这个问题会很困难，例如，当制造商被迫等待时，因为...... 缓冲区已满或消费者被迫等待，因为 缓冲区为空。这个问题很容易解决，因为... 阻塞队列不仅提供了存储数据的缓冲区，还提供了流量控制，如果缓冲区已满，则阻塞调用 put() 方法的线程（Producer），如果缓冲区已满，则阻塞调用 take() 方法的线程（Consumer）。缓冲区为空。现在我们将使用 SynchronousQueue 来解决同样的问题，SynchronousQueue 是一种特殊的零容量并行集合。在下面的示例中，我们有两个线程，分别称为PRODUCER和CONSUMER（始终为线程命名，这是一种非常好的多线程编程风格）。第一个线程发布游戏中的分数，第二个线程使用它。游戏中的分数无非就是一个String类型的对象。但是如果您使用不同的类型运行该程序，您将不会注意到任何差异。要了解 SynchronousQueue 是如何工作的，以及如何解决生产者-消费者问题，您需要：要么在 Eclipse 环境中运行程序进行调试（debug），要么干脆通过注释掉consumer.start()来启动生产者线程；如果消费者线程没有运行，那么生产者线程将被阻塞在queue.put(event); 如果运行，您将无法看到生产者 [PRODUCER] 发布 :FOUR 事件。发生这种情况是因为 SynchronousQueue 的特定行为，它确保发布数据的线程将阻塞，直到另一个线程获取数据，反之亦然。您可以通过注释掉 Producer.start(); 来测试其余代码。并仅启动消费者线程。 如果仔细研究程序的输出内容，您会发现输出的顺序是相反的。看起来[CONSUMER]线程在[PRODUCER]线程生成数据 之前获取了数据。这是因为 SynchronousQueue 默认情况下不保证排队。但它具有公平规则，以 FIFO 顺序设置对线程的访问。您可以通过将 true 传递给重载的SynchronousQueue 构造函数来启用这些规则，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).
关于 Java 中的 SynchronousQueue，您需要记住什么。
下面是 Java 中这种特殊类型的阻塞队列的一些重要属性。以同步方式将数据从一个线程传递到另一个线程非常有用。该队列没有容量并且被阻塞，直到另一个线程释放它。
- SynchronousQueue 会阻塞，直到一个线程准备好获取数据为止，另一个线程将尝试放入数据。
- SynchronousQueue 没有卷。也就是说，它不包含数据。
- SynchronousQueue 用于实现前向排队策略，其中线程将控制权传递给等待线程，或者在允许的情况下创建一个新线程，否则不转移控制权。
- 该队列不允许空数据。尝试添加 null 元素将抛出NullPointerException。
- 如果您使用 Collection 中的其他方法（例如 contains），SynchronousQueue 的行为就像一个空集合。
- 您不能使用 SynchronousQueue 的 peek 方法，因为该元素仅在您尝试删除它时才存在；此外，在另一个线程尝试删除元素之前，您将无法插入元素（使用任何方法）。
- 您将无法对 SynchronousQueue 使用迭代器，因为...... 它没有元素。
- SynchronousQueue 可以使用公平规则创建，其中按 FIFO 顺序保证对线程的访问。
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