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

2022-11-27 10:43:52

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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够，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：

  1. import java.util.Random;
  2. import java.util.concurrent.BlockingQueue;
  3. import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
  4. public class TestBlockingQueue {
  5. public static void main(String[] args) {
  6. final BlockingQueue<Integer> queue=new LinkedBlockingQueue<Integer>(3);
  7. final Random random=new Random();
  8. class Producer implements Runnable{
  9. @Override
  10. public void run() {
  11. while(true){
  12. try {
  13. int i=random.nextInt(100);
  14. queue.put(i);//当队列达到容量时候，会自动阻塞的
  15. if(queue.size()==3)
  16. {
  17. System.out.println("full");
  18. }
  19. } catch (InterruptedException e) {
  20. e.printStackTrace();
  21. }
  22. }
  23. }
  24. }
  25. class Consumer implements Runnable{
  26. @Override
  27. public void run() {
  28. while(true){
  29. try {
  30. queue.take();//当队列为空时，也会自动阻塞
  31. Thread.sleep(1000);
  32. } catch (InterruptedException e) {
  33. e.printStackTrace();
  34. }
  35. }
  36. }
  37. }
  38. new Thread(new Producer()).start();
  39. new Thread(new Consumer()).start();
  40. }
  41. }

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*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

下面我就通过 “上海SB会的例子来阐述DelayQueue的用法”

代码如下：

  1. import java.util.Random;
  2. import java.util.concurrent.DelayQueue;
  3. import java.util.concurrent.Delayed;
  4. import java.util.concurrent.TimeUnit;
  5. public class TestDelayQueue {
  6. private class Stadium implements Delayed
  7. {
  8. long trigger;
  9. public Stadium(long i){
  10. trigger=System.currentTimeMillis()+i;
  11. }
  12. @Override
  13. public long getDelay(TimeUnit arg0) {
  14. long n=trigger-System.currentTimeMillis();
  15. return n;
  16. }
  17. @Override
  18. public int compareTo(Delayed arg0) {
  19. return (int)(this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)-arg0.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS));
  20. }
  21. public long getTriggerTime(){
  22. return trigger;
  23. }
  24. }
  25. public static void main(String[] args)throws Exception {
  26. Random random=new Random();
  27. DelayQueue<Stadium> queue=new DelayQueue<Stadium>();
  28. TestDelayQueue t=new TestDelayQueue();
  29. for(int i=0;i<5;i++){
  30. queue.add(t.new Stadium(random.nextInt(30000)));
  31. }
  32. Thread.sleep(2000);
  33. while(true){
  34. Stadium s=queue.take();//延时时间未到就一直等待
  35. if(s!=null){
  36. System.out.println(System.currentTimeMillis()-s.getTriggerTime());//基本上是等于0
  37. }
  38. if(queue.size()==0)
  39. break;
  40. }
  41. }
  42. }

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（其实就是生产者消费者模式）

  1. import java.util.Arrays;
  2. import java.util.List;
  3. import java.util.concurrent.BlockingQueue;
  4. import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
  5. public class TestSynchronousQueue {
  6. class Producer implements Runnable {
  7. private BlockingQueue<String> queue;
  8. List<String> objects = Arrays.asList("one", "two", "three");
  9. public Producer(BlockingQueue<String> q) {
  10. this.queue = q;
  11. }
  12. @Override
  13. public void run() {
  14. try {
  15. for (String s : objects) {
  16. queue.put(s);// 产生数据放入队列中
  17. System.out.printf("put:%s%n",s);
  18. }
  19. queue.put("Done");// 已完成的标志
  20. } catch (InterruptedException e) {
  21. e.printStackTrace();
  22. }
  23. }
  24. }
  25. class Consumer implements Runnable {
  26. private BlockingQueue<String> queue;
  27. public Consumer(BlockingQueue<String> q) {
  28. this.queue = q;
  29. }
  30. @Override
  31. public void run() {
  32. String obj = null;
  33. try {
  34. while (!((obj = queue.take()).equals("Done"))) {
  35. System.out.println(obj);//从队列中读取对象
  36. Thread.sleep(3000);     //故意sleep，证明Producer是put不进去的
  37. }
  38. } catch (InterruptedException e) {
  39. e.printStackTrace();
  40. }
  41. }
  42. }
  43. public static void main(String[] args) {
  44. BlockingQueue<String> q=new SynchronousQueue<String>();
  45. TestSynchronousQueue t=new TestSynchronousQueue();
  46. new Thread(t.new Producer(q)).start();
  47. new Thread(t.new Consumer(q)).start();
  48. }
  49. }

总结：SynchronousQueue主要用于单个元素在多线程之间的传递

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