【Java并发之】BlockingQueue
来源:互联网 发布:php log打印到日志 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 01:41
一、什么是BlockingQueue
BlockingQueue即阻塞队列,从阻塞这个词可以看出,在某些情况下对阻塞队列的访问可能会造成阻塞。被阻塞的情况主要有如下两种:
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因此,当一个线程试图对一个已经满了的队列进行入队列操作时,它将会被阻塞,除非有另一个线程做了出队列操作;同样,当一个线程试图对一个空队列进行出队列操作时,它将会被阻塞,除非有另一个线程进行了入队列操作。
在Java中,BlockingQueue的接口位于java.util.concurrent
包中(在Java5版本开始提供),由上面介绍的阻塞队列的特性可知,阻塞队列是线程安全的。
二、BlockingQueue的用法
阻塞队列主要用在生产者/消费者的场景,下面这幅图展示了一个线程生产、一个线程消费的场景:
负责生产的线程不断的制造新对象并插入到阻塞队列中,直到达到这个队列的上限值。队列达到上限值之后生产线程将会被阻塞,直到消费的线程对这个队列进行消费。同理,负责消费的线程不断的从队列中消费对象,直到这个队列为空,当队列为空时,消费线程将会被阻塞,除非队列中有新的对象被插入。
三、BlockingQueue接口中的方法
阻塞队列一共有四套方法分别用来进行insert
、remove
和examine
,当每套方法对应的操作不能马上执行时会有不同的反应,下面这个表格就分类列出了这些方法:
asdf
这四套方法对应的特点分别是:
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需要注意的是,我们不能向BlockingQueue中插入null
,否则会报NullPointerException
。
四、BlockingQueue的实现类
BlockingQueue只是java.util.concurrent
包中的一个接口,而在具体使用时,我们用到的是它的实现类,当然这些实现类也位于java.util.concurrent
包中。在Java6中,BlockingQueue的实现类主要有以下几种:
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下面我们就分别介绍这几个实现类。
4.1 ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue是一个有边界的阻塞队列,它的内部实现是一个数组。有边界的意思是它的容量是有限的,我们必须在其初始化的时候指定它的容量大小,容量大小一旦指定就不可改变。
ArrayBlockingQueue是以先进先出的方式存储数据,最新插入的对象是尾部,最新移出的对象是头部。下面是一个初始化和使用ArrayBlockingQueue的例子:
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4.2 DelayQueue
DelayQueue阻塞的是其内部元素,DelayQueue中的元素必须实现 java.util.concurrent.Delayed
接口,这个接口的定义非常简单:
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getDelay()
方法的返回值就是队列元素被释放前的保持时间,如果返回0
或者一个负值
,就意味着该元素已经到期需要被释放,此时DelayedQueue会通过其take()
方法释放此对象。
getDelay
long getDelay(TimeUnit unit)
- 返回与此对象相关的剩余延迟时间,以给定的时间单位表示。
- 参数:
unit
- 时间单位- 返回:
- 剩余延迟时间;零或负值指示延迟时间已经用尽
从上面Delayed 接口定义可以看到,它还继承了Comparable
接口,这是因为DelayedQueue中的元素需要进行排序,一般情况,我们都是按元素过期时间的优先级进行排序。
例1:为一个对象指定过期时间
首先,我们先定义一个元素,这个元素要实现Delayed接口
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设置这个元素的过期时间为3s
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}
运行这个main函数,我们可以发现,我们需要等待3s之后才会打印这个对象。
其实DelayQueue应用场景很多,比如定时关闭连接、缓存对象,超时处理等各种场景,下面我们就拿学生考试为例让大家更深入的理解DelayQueue的使用。
例2:把所有考试的学生看做是一个DelayQueue,谁先做完题目释放谁
首先,我们构造一个学生对象
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然后在构造一个教师对象对学生进行考试
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我们看一下运行结果:
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通过运行结果我们可以发现,每个学生在指定开始时间到达之后就会“交卷”(取决于getDelay()方法),并且是先做完的先交卷(取决于compareTo()方法)。
通过查看其源码可以看到,DelayQueue内部实现用的是PriorityQueue和一个Lock:
4.3 LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue阻塞队列大小的配置是可选的,如果我们初始化时指定一个大小,它就是有边界的,如果不指定,它就是无边界的。说是无边界,其实是采用了默认大小为Integer.MAX_VALUE
的容量 。它的内部实现是一个链表。
和ArrayBlockingQueue一样,LinkedBlockingQueue 也是以先进先出的方式存储数据,最新插入的对象是尾部,最新移出的对象是头部。下面是一个初始化和使LinkedBlockingQueue的例子:
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4.4 PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是一个没有边界的队列,它的排序规则和 java.util.PriorityQueue
一样。需要注意,PriorityBlockingQueue中允许插入null对象。
所有插入PriorityBlockingQueue的对象必须实现 java.lang.Comparable
接口,队列优先级的排序规则就是按照我们对这个接口的实现来定义的。
另外,我们可以从PriorityBlockingQueue获得一个迭代器Iterator,但这个迭代器并不保证按照优先级顺序进行迭代。
下面我们举个例子来说明一下,首先我们定义一个对象类型,这个对象需要实现Comparable接口:
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然后我们把这些元素随机设置优先级放入队列中
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看一下运行结果:
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4.5 SynchronousQueue
SynchronousQueue队列内部仅允许容纳一个元素。当一个线程插入一个元素后会被阻塞,除非这个元素被另一个线程消费。
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