Java并发笔记 (14)------ 阻塞队列

文章目录

  • 阻塞队列
    • 1.简述
    • 2. Java的阻塞队列
      • 2.1 ArrayBlockingQueue(FIFO,有界)
      • 2.2 LinkedBlockingQueue(FIFO,有界)
      • 2.3 PriorityBlockingQueue(优先队列)
      • 2.4 DelayQueue(无界)
      • 2.5 SynchronousQueue(FIFO)
      • 2.6 LinkedBlockingDeque
    • 3. 实现原理

阻塞队列

1.简述

阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。阻塞队列可以和线程池一起使用!

为什么叫阻塞队列呢?

  • 支持阻塞的插入与删除;
  • 上面是废话!具体指的是当队列满/空时,插入/删除元素的线程会等待队列不满/非空

下面介绍一下插入删除的四种处理。

处理方式 抛出异常 返回特殊值 一直阻塞 超时退出
插入 add(e) offer(e) put(e) offer(e, time, unit)
移除 remove() poll() take() poll(time, unit)
检查方法 element() peek() 不可用 不可用
  • 抛出异常:如果再往队列里插入元素,会抛出IllegalStateException("Queuefull")异常。当队列空时,从队列里获取元素会抛出NoSuchElementException异常。
  • 返回特殊值:返回boolean类型
  • 一直阻塞:顾名思义,不解释!
  • 超时退出:也不解释啦0.0

2. Java的阻塞队列

2.1 ArrayBlockingQueue(FIFO,有界)

这是一个有界数组。默认情况下不保证线程公平的访问队列。

为什么不用公平的方法呢!

为了保证公平性,通常会降低吞吐量。

2.2 LinkedBlockingQueue(FIFO,有界)

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

2.3 PriorityBlockingQueue(优先队列)

PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界阻塞队列。可以自定义类实现compareTo()方法来指定元素排序规则,或者指定构造参数Comparator来对元素进行排序。

需要注意的是不能保证同优先级元素的顺序。

2.4 DelayQueue(无界)

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。

应用场景

  • 缓存系统的设计
  • 定时任务调度

可以配合ScheduledThreadPoolExecutor 使用,实现定时任务

2.5 SynchronousQueue(FIFO)

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。默认情况下线程采用非公平性策略访问队列

个人理解

这个阻塞队列配合CachedThreadPool使用,可以把这个阻塞队列看成一个送餐的!将厨房的菜送给消费者。吞吐量高

2.6 LinkedBlockingDeque

LinkedBlockingDeque是一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

3. 实现原理

使用通知模式实现

这里以ArrayBlockingQueue为例 高潮来了!!!!上源码

/** Condition for waiting takes */
private final Condition notEmpty;

/** Condition for waiting puts */
private final Condition notFull;
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
    if (capacity <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    this.items = new Object[capacity];
    lock = new ReentrantLock(fair);
    notEmpty = lock.newCondition();
    notFull =  lock.newCondition();
}

一看上面的代码,不是明显的生产消费格式+两个等待队列的格式嘛!

下面看一哈添加,删除操作:

public void put(E e) throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count == items.length)
            notFull.await();
        enqueue(e);
        // 唤醒 isEmpty
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count == 0)
            notEmpty.await();
        return dequeue();
        // 唤醒 notFull
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

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