java多线程学习-java.util.concurrent详解(四) BlockingQueue

7.BlockingQueue

“支持两个附加操作的 Queue，这两个操作是：获取元素时等待队列变为非空，以及存储元素时等待空间变得可用。“

这里我们主要讨论BlockingQueue的最典型实现：LinkedBlockingQueue 和ArrayBlockingQueue。两者的不同是底层的数据结构不同，一个是链表，另外一个是数组。

后面将要单独解释其他类型的BlockingQueue和SynchronousQueue

BlockingQueue的经典用途是 生产者-消费者模式

代码如下： 

import java.util.Random;  import java.util.concurrent.BlockingQueue;  import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;  public class TestBlockingQueue {      public static void main(String[] args) {          final BlockingQueue<Integer> queue=new LinkedBlockingQueue<Integer>(3);          final Random random=new Random();          class Producer implements Runnable{              @Override              public void run() {                  while(true){                      try {                          int i=random.nextInt(100);                          queue.put(i);//当队列达到容量时候，会自动阻塞的                          if(queue.size()==3)                          {                              System.out.println("full");                          }                      } catch (InterruptedException e) {                          e.printStackTrace();                      }                  }              }          }          class Consumer implements Runnable{              @Override              public void run() {                  while(true){                      try {                          queue.take();//当队列为空时，也会自动阻塞                          Thread.sleep(1000);                      } catch (InterruptedException e) {                          e.printStackTrace();                      }                  }              }          }          new Thread(new Producer()).start();          new Thread(new Consumer()).start();      }  }  

总结：BlockingQueue使用时候特别注意take 和 put

8. DelayQueue

我们先来学习一下JDK1.5 API中关于这个类的详细介绍：
“它是包含Delayed 元素的一个无界阻塞队列，只有在延迟期满时才能从中提取元素。该队列的头部 是延迟期满后保存时间最长的 Delayed 元素。如果延迟都还没有期满，则队列没有头部，并且 poll 将返回 null。当一个元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一个小于等于 0 的值时，将发生到期。即使无法使用 take 或 poll 移除未到期的元素，也不会将这些元素作为正常元素对待。例如，size 方法同时返回到期和未到期元素的计数。此队列不允许使用 null 元素。”

在现实生活中，很多DelayQueue的例子。就拿上海的SB会来说明，很多国家地区的开馆时间不同。你很早就来到园区，然后急急忙忙地跑到一些心仪的馆区，发现有些还没开，你吃了闭门羹。

仔细研究DelayQueue，你会发现它其实就是一个PriorityQueue的封装（按照delay时间排序），里面的元素都实现了Delayed接口，相关操作需要判断延时时间是否到了。

在实际应用中，有人拿它来管理跟实际相关的缓存、session等

代码如下：

import java.util.Random;  import java.util.concurrent.DelayQueue;  import java.util.concurrent.Delayed;  import java.util.concurrent.TimeUnit;  public class TestDelayQueue {      private class Stadium implements Delayed      {          long trigger;          public Stadium(long i){              trigger=System.currentTimeMillis()+i;          }          @Override          public long getDelay(TimeUnit arg0) {              long n=trigger-System.currentTimeMillis();              return n;          }          @Override          public int compareTo(Delayed arg0) {              return (int)(this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)-arg0.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS));          }          public long getTriggerTime(){              return trigger;          }      }      public static void main(String[] args)throws Exception {          Random random=new Random();          DelayQueue<Stadium> queue=new DelayQueue<Stadium>();          TestDelayQueue t=new TestDelayQueue();          for(int i=0;i<5;i++){              queue.add(t.new Stadium(random.nextInt(30000)));          }          Thread.sleep(2000);          while(true){              Stadium s=queue.take();//延时时间未到就一直等待              if(s!=null){                  System.out.println(System.currentTimeMillis()-s.getTriggerTime());//基本上是等于0              }              if(queue.size()==0)                  break;          }      }  }

总结：适用于需要延时操作的队列管理

9. SynchronousQueue

我们先来学习一下JDK1.5 API中关于这个类的详细介绍：

“一种阻塞队列，其中每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作 ，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，因为仅在试图要移除元素时，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）插入元素；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插入线程的元素；如果没有这样的已排队线程，则没有可用于移除的元素并且 poll() 将会返回 null。对于其他 Collection 方法（例如 contains），SynchronousQueue 作为一个空 collection。此队列不允许 null 元素。

同步队列类似于 CSP 和 Ada 中使用的 rendezvous 信道。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。 “

看起来很有意思吧。队列竟然是没有内部容量的。这个队列其实是BlockingQueue的一种实现。每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作，反之亦然。它给我们提供了在线程之间交换单一元素的极轻量级方法

应用举例：我们要在多个线程中传递一个变量。

代码如下

import java.util.Arrays;  import java.util.List;  import java.util.concurrent.BlockingQueue;  import java.util.concurrent.SynchronousQueue;  public class TestSynchronousQueue {      class Producer implements Runnable {          private BlockingQueue<String> queue;          List<String> objects = Arrays.asList("one", "two", "three");          public Producer(BlockingQueue<String> q) {              this.queue = q;          }          @Override          public void run() {              try {                  for (String s : objects) {                      queue.put(s);// 产生数据放入队列中                      System.out.printf("put:%s%n",s);                  }                  queue.put("Done");// 已完成的标志              } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();              }          }      }      class Consumer implements Runnable {          private BlockingQueue<String> queue;          public Consumer(BlockingQueue<String> q) {              this.queue = q;          }          @Override          public void run() {              String obj = null;              try {                  while (!((obj = queue.take()).equals("Done"))) {                      System.out.println(obj);//从队列中读取对象                      Thread.sleep(3000);     //故意sleep，证明Producer是put不进去的                  }              } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();              }          }      }      public static void main(String[] args) {          BlockingQueue<String> q=new SynchronousQueue<String>();          TestSynchronousQueue t=new TestSynchronousQueue();          new Thread(t.new Producer(q)).start();          new Thread(t.new Consumer(q)).start();      }  }

总结：SynchronousQueue主要用于单个元素在多线程之间的传递