SynchronousQueue的使用

来源：互联网发布：亨通大数据产业园编辑：程序博客网时间：2024/06/09 05:56

SynchronousQueue是这样一种阻塞队列，其中每个 put 必须等待一个 take，反之亦然。同步队列没有任何内部容量，甚至连一个队列的容量都没有。
        不能在同步队列上进行 peek，因为仅在试图要取得元素时，该元素才存在；
        除非另一个线程试图移除某个元素，否则也不能（使用任何方法）添加元素;也不能迭代队列，因为其中没有元素可用于迭代。队列的头是尝试添加到队列中的首个已排队线程元素；如果没有已排队线程，则不添加元素并且头为 null。
        对于其他 Collection 方法（例如 contains），SynchronousQueue 作为一个空集合。此队列不允许 null 元素。
        它非常适合于传递性设计，在这种设计中，在一个线程中运行的对象要将某些信息、事件或任务传递给在另一个线程中运行的对象，它就必须与该对象同步。
        对于正在等待的生产者和使用者线程而言，此类支持可选的公平排序策略。默认情况下不保证这种排序。但是，使用公平设置为 true 所构造的队列可保证线程以 FIFO 的顺序进行访问。公平通常会降低吞吐量，但是可以减小可变性并避免得不到服务。
        注意1：它一种阻塞队列，其中每个 put 必须等待一个 take，反之亦然。同步队列没有任何内部容量，甚至连一个队列的容量都没有。
       注意2：它是线程安全的，是阻塞的。
      注意3:不允许使用 null 元素。
        注意4：公平排序策略是指调用put的线程之间，或take的线程之间。公平排序策略可以查考ArrayBlockingQueue中的公平策略。
        注意5:SynchronousQueue的以下方法：
      * iterator() 永远返回空，因为里面没东西。
        * peek() 永远返回null。
        * put() 往queue放进去一个element以后就一直wait直到有其他thread进来把这个element取走。
      * offer() 往queue里放一个element后立即返回，如果碰巧这个element被另一个thread取走了，offer方法返回true，认为offer成功；否则返回false。
       * offer(2000, TimeUnit.SECONDS) 往queue里放一个element但是等待指定的时间后才返回，返回的逻辑和offer()方法一样。
       * take() 取出并且remove掉queue里的element（认为是在queue里的。。。），取不到东西他会一直等。
       * poll() 取出并且remove掉queue里的element（认为是在queue里的。。。），只有到碰巧另外一个线程正在往queue里offer数据或者put数据的时候，该方法才会取到东西。否则立即返回null。
       * poll(2000, TimeUnit.SECONDS) 等待指定的时间然后取出并且remove掉queue里的element,其实就是再等其他的thread来往里塞。
       * isEmpty()永远是true。
      * remainingCapacity() 永远是0。
      * remove()和removeAll() 永远是false。

这是一个很有意思的阻塞队列，其中每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作，同样任何一个移除操作都等待另一个线程的插入操作。因此此队列内部其实没有任何一个元素，或者说容量是0，严格说并不是一种容器。由于队列没有容量，因此不能调用peek操作，因为只有移除元素时才有元素。

一个没有容量的并发队列有什么用了？或者说存在的意义是什么？SynchronousQueue 的实现非常复杂，SynchronousQueue 内部没有容量，但是由于一个插入操作总是对应一个移除操作，反过来同样需要满足。那么一个元素就不会再SynchronousQueue 里面长时间停留，一旦有了插入线程和移除线程，元素很快就从插入线程移交给移除线程。也就是说这更像是一种信道（管道），资源从一个方向快速传递到另一方向。需要特别说明的是，尽管元素在SynchronousQueue 内部不会“停留”，但是并不意味之SynchronousQueue 内部没有队列。实际上SynchronousQueue 维护者线程队列，也就是插入线程或者移除线程在不同时存在的时候就会有线程队列。既然有队列，同样就有公平性和非公平性特性，公平性保证正在等待的插入线程或者移除线程以FIFO的顺序传递资源。显然这是一种快速传递元素的方式，也就是说在这种情况下元素总是以最快的方式从插入着（生产者）传递给移除着（消费者），这在多任务队列中是最快处理任务的方式。在线程池的相关章节中还会更多的提到此特性。

它模拟的功能类似于生活中一手交钱一手交货这种情形，像那种货到付款或者先付款后发货模型不适合使用SynchronousQueue。首先要知道SynchronousQueue没有容纳元素的能力，即它的isEmpty()方法总是返回true，但是给人的感觉却像是只能容纳一个元素。

下面使用SynchronousQueue模拟只能生产一个产品的生产者-消费者模型。代码如下：

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package zmx.concurrent.test;  
  
  
import java.util.Random;  
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  
public class SynchronousQueueTest {  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        SynchronousQueue<Integer> queue = new SynchronousQueue<Integer>();  
      
        new Product(queue).start();  
        new Customer(queue).start();  
    }  
    static class Product extends Thread{  
        SynchronousQueue<Integer> queue;  
        public Product(SynchronousQueue<Integer> queue){  
            this.queue = queue;  
        }  
        @Override  
        public void run(){  
            while(true){  
                int rand = new Random().nextInt(1000);  
                System.out.println("生产了一个产品："+rand);  
                System.out.println("等待三秒后运送出去...");  
                try {  
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
                try {  
                    queue.put(rand);  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
                  
                System.out.println(queue.isEmpty());  
            }  
        }  
    }  
    static class Customer extends Thread{  
        SynchronousQueue<Integer> queue;  
        public Customer(SynchronousQueue<Integer> queue){  
            this.queue = queue;  
        }  
        @Override  
        public void run(){  
            while(true){  
                try {  
                    System.out.println("消费了一个产品:"+queue.take());  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
                System.out.println("------------------------------------------");  
            }  
        }  
    }  
  
}  

运行结果：

[html] view plain copy
生产了一个产品：542  
等待三秒后运送出去...  
true  
消费了一个产品:542  
生产了一个产品：183  
等待三秒后运送出去...  
------------------------------------------  
true  
消费了一个产品:183  
------------------------------------------  
生产了一个产品：583  
等待三秒后运送出去...  
true  
消费了一个产品:583  
------------------------------------------  

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0 0