Java多线程&JUCDAY31-20-等待唤醒机制(生产者代码实现)

Java多线程&JUCDAY31-20: 等待唤醒机制（生产者代码实现）

在Java的多线程编程中，等待/唤醒机制是协调生产者和消费者之间交互的核心。本篇博客将重点介绍如何在Java中实现生产者部分的代码，确保生产者在合适的条件下生产数据，并适时唤醒等待的消费者线程。

生产者的角色和职责

生产者的主要职责是生成数据项并将它们放入共享数据缓冲区。在生产者-消费者模型中，当缓冲区已满时，生产者必须等待直到消费者消费了数据项并释放了缓冲区空间。

实现思路

1. 同步访问共享资源：为了确保数据一致性，生产者在访问和修改共享缓冲区时需要进行同步。
2. 等待条件的判断：如果共享缓冲区已满，生产者通过wait()方法挂起，等待消费者消费数据。
3. 唤醒等待的线程：在生产数据项并放入缓冲区后，生产者应调用notify()或notifyAll()唤醒等待的消费者线程。
4. 避免假唤醒：使用循环而非单个if语句来检查缓冲区的状态，以确保生产者在条件真正满足时才进行生产。

示例代码

下面是一个简化的生产者实现，它向一个作为共享缓冲区的List中添加数据：

public class Producer implements Runnable {
    private final List<Integer> sharedQueue;
    private final int SIZE;

    public Producer(List<Integer> sharedQueue, int size) {
        this.sharedQueue = sharedQueue;
        this.SIZE = size;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            try {
                produce(i);
            } catch (InterruptedException ex) {
                ex.printStackTrace();
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
    }

    private void produce(int i) throws InterruptedException {
        synchronized (sharedQueue) {
            while (sharedQueue.size() == SIZE) {
                System.out.println("Queue is full, " + Thread.currentThread().getName()
                        + " is waiting , size: " + sharedQueue.size());
                sharedQueue.wait();
            }
            Thread.sleep(1000); // Simulating production time
            sharedQueue.add(i);
            System.out.println("Produced: " + i);
            sharedQueue.notifyAll(); // Notify the consumers waiting for the data
        }
    }
}

在这个生产者实现中，produce()方法是同步的，以确保在向缓冲区添加数据项时不会与其他线程产生冲突。如果缓冲区已满，则生产者通过调用wait()方法挂起，直到缓冲区不满。一旦添加了数据项，生产者调用notifyAll()唤醒可能在等待的消费者线程。

注意事项

• 公平性：在某些情况下，使用notifyAll()比notify()更公平，尤其是在有多个生产者和消费者时，以确保所有线程都有机会执行。
• 处理中断：当生产者线程在等待时可能会被中断，应妥善处理InterruptedException。
• 检查条件的重要性：生产者在每次尝试生产之前和被唤醒之后，都必须检查等待的条件是否仍然成立，以避免假唤醒的问题。

结论

在Java多线程环境下，通过正确实现等待/唤醒机制中的生产者部分，可以有效地管理生产者与消费者之间的协作，保证共享数据的一致性和线程间的有效通信。生产者实现需要特别注意同步控制、条件检查和适时的等待与唤醒策略，以确保程序的高效运行和线程安全。