DelayQueue 源码分析

http://afredlyj.github.io/posts/delayqueue.html

DelayQueue是一个无界的阻塞队列,从这个队列中取出来的元素都是过期的,head头是过期时间最长的元素。

方法简介

  1. add
    往队列中增加一个元素,底层调用offer方法

  2. offer
    增加元素,有超时版本

  3. put
    增加元素,由于DelayQueue是无界队列,所以该方法不会阻塞

  4. poll
    从队列中取出head节点并从队列中删除,如果没有元素过期,则返回null,有超时版本

  5. take
    从队列中取出head节点并从队列中删除,如果没有元素过期,则阻塞等待

  6. peek
    从队列中取出head节点但并不删除,如果没有元素过期,则返回下一个即将过期的元素,实现时直接调用优先级队列的peek方法

源码分析

DelayQueue成员变量如下:

    private transient final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();
    private Thread leader = null;
	 private final Condition available = lock.newCondition();

DelayQueue个人理解是优先级队列的变种,元素按照超时时间排序,从头到尾,离超时时间越近的元素,越靠前排列,所以对队列中的元素有要求,DelayQueue队列的元素必须实现接口Delayed:

public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {

    /**
     * Returns the remaining delay associated with this object, in the
     * given time unit.
     *
     * @param unit the time unit
     * @return the remaining delay; zero or negative values indicate
     * that the delay has already elapsed
     */
    long getDelay(TimeUnit unit);
}

该接口继承了Comparable,作用是用于成员变量PriorityQueue的排序。 由于是无界队列,所以各个方法的超时版本和不带超时的版本是一样的,所以这里只分析不带超时版本的方法。

  1. Leader/Follower模式

参考文档:
http://stackoverflow.com/questions/3058272/explain-leader-follower-pattern
http://stackoverflow.com/questions/8119727/leader-follower-vs-work-queue
http://www.kircher-schwanninger.de/michael/publications/lf.pdf

该模式简单来说,所有的工作线程分为Leader和Follower两种角色,只有一个Leader线程会处理任务,其他线程都在排队等待,称为Follower,当Leader获取到任务之后,通知其他Follower晋升为Leader,完成任务后等待下一次晋升为Leader。

  1. offer方法
    DelayQueue使用ReentrantLock保证线程安全,增加元素时,直接往优先级队列中增加即可,过期判断都是在取元素时判断:
    public boolean offer(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            q.offer(e);
            if (q.peek() == e) {
                leader = null;
                available.signal();
            }
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
  1. take方法
    该方法会阻塞当前线程,直到head元素不为空,对元素过期时间的判断,则在take方法中实现,除去LF模式的相关代码,take的伪代码如下:
lock.lockInterruptibly();
try {
	for (;;) {
		E first = q.peek();
		if (first == null) {
		
		} else {
			delay = first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS);
			if (delay <= 0) {
				return q.poll();
			}
		}
	}
} finally {
	lock.unlock
}

要注意的是,从优先级队列中取数据,使用peek,取出来之后需要对delay时间判断,如果未过期,则继续循环,否则调用poll取出队首元素。另外,调用Delayed时,使用TimeUnit.NANOSECONDS,在实现自己的Delayed时需要注意这个细节。



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