Java 的 wait() 和 notify() 方法如何实现阻塞队列？

Java中的wait()和notify()：带有队列的简单场景

Java中的wait()和notify()方法提供了线程同步的机制。让我们探讨一个简单的场景，其中这些方法可用于实现阻塞队列。

阻塞队列实现

阻塞队列是一种队列数据结构，在以下情况下会阻塞线程：如果不满足特定条件，则尝试执行某些操作。在我们的实现中，我们将实现 put() 和 take() 方法，如果队列已满或为空，它们将分别阻塞。

public class BlockingQueue<T> {

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

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

    // Blocks if the queue is full (no space to insert)
    public synchronized void put(T element) throws InterruptedException {
        while (queue.size() == capacity) {
            wait();
        }

        queue.add(element);
        notifyAll();
    }

    // Blocks if the queue is empty (nothing to remove)
    public synchronized T take() throws InterruptedException {
        while (queue.isEmpty()) {
            wait();
        }

        T item = queue.remove();
        notifyAll();
        return item;
    }
}

用法

现在，让我们看看如何使用这个阻塞队列。

BlockingQueue<Integer> queue = new BlockingQueue<>(10);

// Producer thread: adds elements to the queue
new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 15; i++) {
        try {
            queue.put(i);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}).start();

// Consumer thread: retrieves elements from the queue
new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 15; i++) {
        try {
            System.out.println(queue.take());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}).start();

在这个例子中，生产者线程将向队列，达到容量限制时阻塞。消费者线程将检索元素，当队列为空时阻塞。

关键注意事项

• 使用同步块： wait()并且notify()必须在synchronized块中使用，以确保线程安全并防止丢失信号。
• 使用a while 循环： 使用 while 循环来检查由于虚假唤醒而导致的条件（当线程在没有通知的情况下重新激活时）。
• 考虑 Java 1.5 并发库： Java 1.5 引入了具有更高级别抽象（例如 Lock 和 Condition）的并发库。它提供了一种更干净、更通用的方法。

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