如何在生产者-消费者模型中正确使用 SyncQueue

Question

我写了一个在生产者-消费者模型中使用SynchronousQueue的测试示例。但它效果不佳。以下是我的代码：

public class QueueTest {
    String input;
    int pos;
    BlockingQueue<String> queue;
    volatile boolean exitFlag;
    QueueTest()
    {
        for(int i=0; i<10000; i++)
            input += "abcde";
        input += "X";
        pos = 0;
        queue = new SynchronousQueue<String>();
        exitFlag = false;
    }
    public static void main(String[] args) {
        QueueTest qtest = new QueueTest();
        qtest.runTest();
    }
    void runTest()
    {
        Thread producer = new Thread( new Producer());
        Thread consumer = new Thread( new Consumer());
        producer.start();
        consumer.start();
        try {
            producer.join();
            consumer.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    class Producer implements Runnable
    {
        public void run()
        {
            while(true)
            {
                String s = read();
                if(s.equals("X"))
                    break;
                try {
                    queue.put(s);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            exitFlag = true;
        }
    }
    class Consumer implements Runnable
    {
        public void run()
        {
            while(exitFlag == false)
            {
                String s = null;
                try {
                    s = queue.take();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                process(s);  
            }
        }
    }
    String read()
    {
        String str = input.substring(pos, pos+1);
        pos++;
        return str;
    }
    void process(String s)
    {
        long sum = 0;
        for(long i=0; i<1000; i++)
            sum = sum * i + i;
    }
}

问题是运行像死锁一样卡住了。这些简单的代码中是否有任何错误？

Answer 1

您更有可能看到竞争条件。 想象场景

Thread 1 put into queue
Thread 2 takes out of queue quickly processes and awaits another put from thread 1
Thread 1 finishes and sets exitFlag to true

在这种情况下，线程 2

将永久存在，因为在线程 2 从中读取之前，exitFlag 未设置为 false。

您可能需要考虑毒丸。 这是一条发送给我们已经完成的其他线程的消息。 例如：

   final String POISON_PILL = " POISON";
class Producer implements Runnable {
    public void run() {
        while (true) {
            String s = read();
            if (s.equals("X"))
                break;
            try {
                queue.put(s);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        try {
            queue.put(POISON_PILL);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class Consumer implements Runnable {
    public void run() {
        String s = null;
        try {
            while ((s = queue.take()) != POISON_PILL) {
                process(s);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

因此，当另一个线程收到通知时，另一个线程已完成两个线程都应正常结束。

Answer 2

由于您的 exitFlag 在多个线程之间共享，因此您必须执行一些操作以使生产者的更新对消费者可见（就 java 内存模型而言）。 对于此示例，使值可变就足够了。

更新：

您应该生成挂起代码的堆栈转储。 这将为您提供有关正在发生的事情的线索。 这段代码是一个很好的例子，说明为什么你不应该将标志与 BlockingQueue 一起使用。

更新 2：

无赖，@JohnVint把猫从袋子里放出来。 是的，毒丸是解决这种竞争条件的方法。

Answer 3

您的程序将卡在以下情况下：

生产者在消费者检查 existFlag 是否为 true 之后设置 exitFlag（不放置新元素）。如果队列中没有更多的元素（消费者之前设法处理了所有元素），消费者将在 queue.take（） 上被阻止。

您可以使用 queue.poll（），它不是阻塞方法。这需要稍微改变你的程序。