带有 wait() 和 notify() 的 ConcurrentLinkedQueue

Question

我并不精通多线程。我试图通过一个生产者线程重复截屏，它将BufferedImage 对象添加到ConcurrentLinkedQueue，消费者线程将poll 队列BufferedImage 对象以将它们保存在文件中。我可以通过重复轮询（while 循环）来使用它们，但我不知道如何使用notify() 和wait() 来使用它们。我曾尝试在较小的程序中使用wait() 和notify，但在这里无法实现。

我有以下代码：

class StartPeriodicTask implements Runnable {
    public synchronized void run() {
        Robot robot = null;
        try {
            robot = new Robot();
        } catch (AWTException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
        Rectangle screenRect = new Rectangle(Toolkit.getDefaultToolkit()
                .getScreenSize());
        BufferedImage image = robot.createScreenCapture(screenRect);
        if(null!=queue.peek()){
            try {
                System.out.println("Empty queue, so waiting....");
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }else{
            queue.add(image);
            notify();
        }
    }
}

public class ImageConsumer implements Runnable {
        @Override
        public synchronized void run() {
            while (true) {
                BufferedImage bufferedImage = null;
                if(null==queue.peek()){
                    try {
                        //Empty queue, so waiting....
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }else{
                    bufferedImage = queue.poll();
                    notify();
                }
                File imageFile = getFile();
                if (!imageFile.getParentFile().exists()) {
                    imageFile.getParentFile().mkdirs();
                }
                    try {
                        ImageIO.write(bufferedImage, extension, imageFile);
                        //Image saved
                    catch (IOException e) {
                        tracer.severe("IOException occurred. Image is not saved to file!");
                    }
                }
            }

之前我有一个重复的轮询来检查 BufferedImage 对象的存在。现在我已将run 方法更改为synchronised 并尝试实现wait() 和notify()。我做得对吗？请帮忙。谢谢。

Answer 1

您在作业中使用了错误的Queue。 ConcurrentLinkedQueue 是一个非阻塞队列，这意味着没有生产者消费者语义。如果你只是做一个读者和一个作家，看看SynchronousQueue

简单地说你的代码可以这样重写

BlockingQueue<?> queue = new SynchrnousQueue<?>();
class StartPeriodicTask implements Runnable {
    public void run() {
        Robot robot = null;
        try {
            robot = new Robot();
        } catch (AWTException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
        Rectangle screenRect = new Rectangle(Toolkit.getDefaultToolkit()
                .getScreenSize());
        BufferedImage image = robot.createScreenCapture(screenRect);
        queue.offer(image); //1
}
public class ImageConsumer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                BufferedImage bufferedImage = queue.poll(); //2

                File imageFile = getFile();
                if (!imageFile.getParentFile().exists()) {
                    imageFile.getParentFile().mkdirs();
                }
                    try {
                        ImageIO.write(bufferedImage, extension, imageFile);
                        //Image saved
                    catch (IOException e) {
                        tracer.severe("IOException occurred. Image is not saved to file!");
                    }
            }

原来如此。

让我解释一下。在第 //1 行，生产线程将把图像“放置”到队列中。我引用 place 因为 SynchrnousQueue 没有深度。实际发生的是线程告诉队列“如果有任何线程从这个队列中请求一个元素，那么给它那个线程让我继续。如果没有，我会等到另一个线程准备好”

第 //2 行类似于第 1 行，其中消费线程只是等待，直到有线程提供。这适用于单读者单作者

Answer 2

第一个问题是您在生产者中的不必要等待：

    if(null!=queue.peek()){ // You are the producer, you don't care if the queue is empty
        try {
            System.out.println("Empty queue, so waiting....");
            wait(); // This puts you to bed, your waiting and so is your consumer
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }else{
        queue.add(image);
        notify();
    }

这就是你所需要的：

        queue.add(image);
        notify();

下一个问题是消费者中不必要的notify。它在那个时候产生了对其处理的控制，我相信你的目的是让你的生产者继续前进，但当然你的代码永远不会达到那个程度。所以这个：

            }else{
                bufferedImage = queue.poll();
                notify();
            }
            File imageFile = getFile();
            if (!imageFile.getParentFile().exists()) {
                imageFile.getParentFile().mkdirs();
            }
                try {
                    ImageIO.write(bufferedImage, extension, imageFile);
                    //Image saved
                catch (IOException e) {
                    tracer.severe("IOException occurred. Image is not saved to file!");
                }
            }

应该看起来更像这样：

            }else{
                bufferedImage = queue.poll();

                File imageFile = getFile();
                if (!imageFile.getParentFile().exists()) {
                   imageFile.getParentFile().mkdirs();
                }

                try {
                    ImageIO.write(bufferedImage, extension, imageFile);
                    //Image saved
                catch (IOException e) {
                    tracer.severe("IOException occurred. Image is not saved to file!");
                }
            }

Answer 3

java.util.concurrent 库进入 JDK1.5 后，编写自己的等待/通知逻辑的需求就消失了。在 2012 年，如果您正在做自己的等待/通知，那么您工作太辛苦了，应该强烈考虑尝试和真正的 java.util.concurrent 等效项。

话虽如此，我相信投票是内置java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue 背后的想法。换句话说，只要是!isEmpty()，消费者就坐在他们自己的线程和来自 ConcurrentLinkedQue 的 .poll() 项目中。我见过的大多数实现都会在!isEmpty() 的测试之间进行一秒钟的睡眠，但我认为这实际上没有必要。另外，请注意 Vint 家伙对我的回答的评论，.poll() 可能会返回null。考虑java.util.AbstractQueue 的替代实现，它的阻塞行为可能更接近于您所寻找的。​​p>

这个人有一个简单的例子：http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=1339471&seqNum=4

最后，获取 Goetz 的书“Java Concurrency In Practice”并阅读它。我几乎可以肯定它有一个配方可以用来替换您自己的本土等待/通知。