如何使用 wait() 和 notify() 在 Java 中實作阻塞佇列？

使用wait()和notify()實作阻塞佇列

簡介

在多執行緒程式設計中，wait()和notify()是用於線程同步。本文介紹如何使用 wait() 和 notification() 實作阻塞佇列，這是允許執行緒阻塞直到有項可用或空間可用的資料結構。

使用wait( 實現阻塞隊列) 和notification()

條件阻塞：

• put() 方法： 阻塞，直到佇列中有可用空間。
• take() 方法：阻塞，直到有可用的元素為止

Java代碼：

public class BlockingQueue<T> {

    private Queue<T> queue = new LinkedList<>();
    private int capacity;

    public BlockingQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
    }

    public synchronized void put(T element) throws InterruptedException {
        while (queue.size() == capacity) {
            wait();
        }

        queue.add(element);
        notify(); // notifyAll() for multiple producer/consumer threads
    }

    public synchronized T take() throws InterruptedException {
        while (queue.isEmpty()) {
            wait();
        }

        T item = queue.remove();
        notify(); // notifyAll() for multiple producer/consumer threads
        return item;
    }
}

使用wait()和notify()時的注意事項

使用wait()和notify()時的注意事項
同步程式碼：
• 在同步方法中呼叫wait()和notify()或
While 迴圈：

使用while 迴圈而不是if 語句來檢查由於虛假喚醒而導致的條件。

Java 1.5 並發庫

Java 1.5引入了一個並發庫，提供了更高級別的抽象：

修改後的阻塞隊列實現：

public class BlockingQueue<T> {

    private Queue<T> queue = new LinkedList<>();
    private int capacity;
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition notFull = lock.newCondition();
    private Condition notEmpty = lock.newCondition();

    public BlockingQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
    }

    public void put(T element) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.size() == capacity) {
                notFull.await();
            }

            queue.add(element);
            notEmpty.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public T take() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.isEmpty()) {
                notEmpty.await();
            }

            T item = queue.remove();
            notFull.signal();
            return item;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

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