Производитель с несколькими потребителями не работает с notify ()

Question

У меня есть этот код, который имитирует проблему Потребитель-производитель с использованием одного производителя и нескольких потребителей в общем объекте класса Q. Я использую notify (), а не notifyAll (), так как мне нужно понять, почему этот код переходит в тупик или бесконечное состояние ожидания.

Моя точка зрения такова: если существует один производитель и несколько потребителей, тогда notify () вызовет только один поток в состоянии ожидания, а остальные останутся в состоянии ожидания (). Затем производитель возобновит работу и, следовательно, код продолжит выполнение.

Наблюдение: здесь все потоки производителя и потребителя переходят в бесконечное состояние ожидания. Код показан ниже:

public class ProdConsProb {
    public static void main(String[] args) {
        Q q = new Q();
        Thread producerThread = new Thread(new Producer(q), "producerThread");
        Thread consumerThread = new Thread(new Consumer(q), "Consumer1");
        Thread consumerAnotherThread = new Thread(new Consumer(q), "Consumer2");
        Thread consumerYetAnotherThread = new Thread(new Consumer(q), "Consumer3");
        producerThread.start();
        consumerThread.start();
        consumerAnotherThread.start();
        consumerYetAnotherThread.start();
    }
}

class Producer implements Runnable {
    Q q;

    public Producer(Q q) {
        this.q = q;
    }

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (true)
            try {
                q.setN(i++);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

    }

}

class Consumer implements Runnable {
    Q q;

    public Consumer(Q q) {
        this.q = q;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true)
            try {
                q.getN();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
    }

}

class Q {
    private int n = 0;
    boolean valueSet = false;

    public synchronized int getN() throws InterruptedException {
        while (!valueSet) 
        {
            wait();
        }
        valueSet = false;
        notify();
        return n;
    }

    public synchronized void setN(int n) throws InterruptedException {
        while (valueSet == true)
        {
            wait();
        }
        this.n = n;
        valueSet = true;
        notify();

    }
}

Я добавил несколько систем. Сгенерированные журналы показаны ниже:

producerThread :: SetN : Valueset is false
producerThread :: Producer inserted 0
producerThread :: SetN : Valueset after is true
producerThread :: SetN : Valueset is true
producerThread wait() ------------ Active 
producerThread :: SetN :Wait() Valueset is true
Consumer3  Start :: GetN : Valueset is true
Consumer3 :: Consumer read 0
Consumer3  End :: GetN : Valueset after is false
Consumer3  Start :: GetN : Valueset is false
Consumer3 wait() ------------ Active 
Consumer3 :: GetN :Wait() Valueset is false
Consumer2  Start :: GetN : Valueset is false
Consumer2 wait() ------------ Active 
Consumer2 :: GetN :Wait() Valueset is false
Consumer1  Start :: GetN : Valueset is false
Consumer1 wait() ------------ Active 
Consumer1 :: GetN :Wait() Valueset is false
producerThread wait()   ------------- left 
producerThread :: Producer inserted 1
producerThread :: SetN : Valueset after is true
producerThread :: SetN : Valueset is true
producerThread wait() ------------ Active 
 -->>   producerThread :: SetN :Wait() Valueset is true
        Consumer3 wait() left 
        Consumer3 :: Consumer read 1
        Consumer3  End :: GetN : Valueset after is false
        Consumer3  Start :: GetN : Valueset is false
        Consumer3 wait() ------------ Active 
        Consumer3 :: GetN :Wait() Valueset is false
 ????   Consumer2 wait() left 
        Consumer2 wait() ------------ Active 
        Consumer2 :: GetN :Wait() Valueset is false

Странная вещь здесь, когда производитель сообщает после вставки 1, потребитель 3 читает данные и уведомляет производителя. Теперь производитель 3 должен выполнить возврат из своего wait (), но поток customer2 покидает wait () и возвращается в wait ().

Примечание. Этот код работает с notifyAll (), но я ищу причину сбоя в notify ().

Answer 1

Сбой, потому что производители и потребители ждут на одном мониторе, а встроенные блокировки не поддерживают отдельные условия. Если уведомление происходит, его может получить либо производитель, либо потребитель. Но данное уведомление будет применимо только к одному или другому. Когда один получает уведомление, что только другой может действовать, тогда уведомление не приносит никакой пользы: уведомленный поток просыпается, обнаруживает, что условие, которое он ожидает, все еще ложно, и возвращается к ожиданию.

Если вы посмотрите на ArrayBlockingQueue, он реализован с ReentrantLock, с отдельными условиями, один для потребителей и один для производителей, так что такого рода ошибки не могут произойти.