码迷,mamicode.com
首页 > 其他好文 > 详细

阻塞队列(BlockingQueue)

时间:2018-05-23 14:59:48      阅读:208      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:否则   使用场景   read   rup   获取   except   两种   ace   连接   

阻塞队列是 java.util.concurrent 包提供的一个类,该类提供了多线程中通过队列实现安全高效的数据处理的功能。

所谓阻塞队列,是在普通队列基础上实现了阻塞线程的功能:

  •   队列为空时,获取元素的线程阻塞,直到队列变为非空。
  •   当队列满时,存储元素的线程阻塞,直到队列可用(非满)。

以下是阻塞队列实现阻塞线程的两种常用场景:

 技术分享图片技术分享图片

 

阻塞队列提供的方法:

  插入方法:

    1. boolean add(E e):队列没有满,则插入数据并返回true;队列满时,抛出异常 java.lang.IllegalStateException: Queue full。

    2. boolean offer(E e):队列没有满,则插入数据并返回true;队列满时,返回false。

    3. void put(E e):队列没有满,则插入数据;队列满时,阻塞调用此方法线程,直到队列有空闲空间时此线程进入就绪状态。

    4. boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit):队列没有满,插入数据并返回true;队列满时,阻塞调用此方法线程,若指定等待的时间内还不能往队列中插入数据,返回false。

  移除方法:

    1. E remove():队列非空,则以FIFO原则移除数据,并返回该数据的值;队列为空,抛出异常 java.util.NoSuchElementException。

    2. E poll():队列非空,移除数据,并返回该数据的值;队列为空,返回null。

    3. E take():队列非空,移除数据,并返回该数据的值;队列为空,阻塞调用此方法线程,直到队列为非空时此线程进入就绪状态。

    4. E poll(long timeout, TimeUnit unit):队列非空,移除数据,并返回该数据的值;队列为空,阻塞调用此方法线程,若指定等待的时间内队列都没有数据可取,返回null。

  检查方法:

    1. E element():队列非空,则返回队首元素;队列为空,抛出异常 java.util.NoSuchElementException。

    2. E peek():队列非空,则返回队首元素;队列为空,返回null。

  获取所有成员的方法:

    1. int drainTo(Collection<? super E> c):一次性从BlockingQueue获取所有可用的数据对象存入集合中。

    2. int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements):从BlockingQueue获取指定数据的个数的对象存入集合中。

 

JDK提供的阻塞队列:

  1. ArrayBlockingQueue :一个由数组结构实现的有界阻塞队列。

    ArrayBlockingQueue内部,维护了一个定长数组。此队列按照先进先出(FIFO)的原则对元素进行排序。默认情况下对象内部采用非公平锁,所谓公平锁是指阻塞的所有生产者线程(或消费者线程),当队列可用时,可以按照阻塞的先后顺序访问队列,即先阻塞的生产者线程,可以先往队列里插入元素(先阻塞的消费者线程,可以先从队列里获取元素)。通常情况下为了保证公平性会降低吞吐量。

 

  2. LinkedBlockingQueue :一个由链表结构实现的有界阻塞队列。

    LinkedBlockingQueue是一个用链表实现的有界阻塞队列。此队列的默认和最大长度为Integer.MAX_VALUE。按照先进先出的原则对元素进行排序。

 

  3. DelayQueue:一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。

    DelayQueue是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列。队列使用PriorityQueue来实现。队列中的元素必须实现Delayed接口,在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。使用场景:常见的例子比如使用一个DelayQueue来管理一个超时未响应的连接队列。

 

  4. PriorityBlockingQueue :一个支持优先级排序的无界阻塞队列。

    PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界队列。默认情况下元素采取自然顺序排列,也可以通过比较器comparator来指定元素的排序规则。元素按照升序排列。

 

  5. SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。

    SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列。每一个put操作必须等待一个take操作,否则不能继续添加元素。

 

  6. LinkedTransferQueue:一个由链表结构实现的无界阻塞队列。

    LinkedTransferQueue是一个由链表结构组成的无界阻塞TransferQueue队列。相对于其他阻塞队列LinkedTransferQueue多了tryTransfer和transfer方法。

 

  7. LinkedBlockingDeque:一个由链表结构实现的双向阻塞队列。

    LinkedBlockingDeque是一个由链表结构组成的双向阻塞队列。所谓双向队列指的你可以从队列的两端插入和移出元素。双端队列因为多了一个操作队列的入口,在多线程同时入队时,也就减少了一半的竞争。

 

阻塞队列常用场景是 “生产者—消费者” 模式,以下是一个生产者不断生产随机数据存入队列,消费者不断获取的实例:

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;

public class BlockingQueueTest1 {

    /**
     * 生产者
     */
    public static class Producer implements Runnable {

        /**
         * 阻塞队列
         */
        private BlockingQueue<Integer> blockingQueue;

        /**
         * 判断是否循环
         */
        private boolean isRunning = true;

        /**
         * 随机数据范围
         */
        private static final int RANGE_FOR_DATA = 1000;

        private Random random = new Random();

        public Producer(BlockingQueue<Integer> blockingQueue) {
            this.blockingQueue = blockingQueue;
        }

        @Override
        public void run() {
            while (isRunning) {
                try {
                    /** 生产出随机数 */
                    int data = random.nextInt(RANGE_FOR_DATA);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 生产数据:" + data);
                    /** 将随机数放入阻塞队列 */
                    blockingQueue.put(data);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 插入队列:" + data);
                    /** 进行随机时间休眠 */
                    Thread.sleep(random.nextInt(1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("程序结束啦,我不用再等待阻塞队列有空余位置了!");
                }
            }
        }

        /**
         * 终止生产线程
         */
        public void shutDown() {
            isRunning = false;
        }
    }

    /**
     * 消费者
     */
    public static class Consumer implements Runnable {

        /**
         * 阻塞队列
         */
        private BlockingQueue<Integer> blockingQueue;

        /**
         * 判断是否循环
         */
        private boolean isRunning = true;

        /**
         * 随机数据范围
         */
        private Random random = new Random();

        public Consumer(BlockingQueue<Integer> blockingQueue) {
            this.blockingQueue = blockingQueue;
        }

        @Override
        public void run() {
            while (isRunning) {
                try {
                    /** 从阻塞队列中获取随机数 */
                    int data = (int) blockingQueue.take();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 消费数据:" + data);
                    /** 进行随机时间休眠 */
                    Thread.sleep(random.nextInt(1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("程序结束啦,我不用再等待阻塞队列非空了!");
                }
            }
        }

        /**
         * 终止消费线程
         */
        public void shutDown() {
            isRunning = false;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        /** 创建容量大小为5的阻塞队列 */
        BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<>(5);
        /** 创建连接池 */
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        /** 创建生产线程,消费线程各5个 */
        Producer[] producers = new Producer[5];
        Consumer[] consumers = new Consumer[5];
        /** 实例化生产线程与消费线程并且执行线程 */
        for (int i = 0; i < producers.length; i++) {
            producers[i] = new Producer(blockingQueue);
            consumers[i] = new Consumer(blockingQueue);
            pool.execute(producers[i]);
            pool.execute(consumers[i]);
        }
        try {
            /** 等待5秒后进行手动中断 */
            Thread.sleep(5 * 1000);
            for (int i = 0; i < producers.length; i++) {
                producers[i].shutDown();
                consumers[i].shutDown();
            }
            /** 其实提不提醒线程关闭都一个样了,阻塞的线程,不会因为手动中断而中断的 */
            pool.shutdown();
            /** 等待2秒,若还有线程没有关闭则强行中断所有等待线程 */
            if (!pool.awaitTermination(2 * 1000, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
                /** 超时的时候向线程池中所有的线程发出中断 */
                pool.shutdownNow();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

阻塞队列(BlockingQueue)

标签:否则   使用场景   read   rup   获取   except   两种   ace   连接   

原文地址:https://www.cnblogs.com/JimKing/p/9067821.html

(0)
(0)
   
举报
评论 一句话评论(0
登录后才能评论!
© 2014 mamicode.com 版权所有  联系我们:gaon5@hotmail.com
迷上了代码!