DeplayQueue延时无界阻塞队列
在谈到 DelayQueue 的使用和原理的时候，我们首先介绍一下 DelayQueue，DelayQueue 是一个无界阻塞队列，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。
DelayQueue 阻塞队列在我们系统开发中也常常会用到，例如：缓存系统的设计，缓存中的对象，超过了空闲时间，需要从缓存中移出；任务调度系统，能够准确的把握任务的执行时间。我们可能需要通过线程处理很多时间上要求很严格的数据，如果使用普通的线程，我们就需要遍历所有的对象，一个一个的检 查看数据是否过期等，首先这样在执行上的效率不会太高，其次就是这种设计的风格也大大的影响了数据的精度。一个需要 12:00 点执行的任务可能12:01 才执行,这样对数据要求很高的系统有更大的弊端。由此我们可以使用DelayQueue。
下面将会对 DelayQueue 做一个介绍，然后举个例子。并且提供一个 Delayed 接口的实现和 Sample 代码。
DelayQueue 是一个 BlockingQueue，其特化的参数是 Delayed。（不了解 BlockingQueue 的同学，先去了解
BlockingQueue再看本文）
Delayed扩展了Comparable接口，比较的基准为延时的时间值，Delayed接口的实现类getDelay的返回值应
为固定值（final）。DelayQueue内部是使用PriorityQueue实现的。
DelayQueue = BlockingQueue +PriorityQueue + Delayed
DelayQueue定义和原理
DelayQueue的关键元素BlockingQueue、PriorityQueue、Delayed。可以这么说，DelayQueue是一个使用
优先队列（PriorityQueue）实现的BlockingQueue，优先队列的比较基准值是时间。
他们的基本定义如下
public interface Comparable
public int compareTo(T o);
}
public interface Delayed extends Comparable
long getDelay(TimeUnit unit);
}
public class DelayQueue
}
DelayQueue内部的实现使用了一个优先队列。当调用DelayQueue的offer方法时，把Delayed对象加入到优
先队列q中。如下：
public boolean offer(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
E first = q.peek();
q.offer(e);
if (first == null || e.compareTo(first) < 0)
available.signalAll();
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
DelayQueue的take方法，把优先队列q的first拿出来（peek），如果没有达到延时阀值，则进行await
处理。如下：
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
for (;;) {
E first = q.peek();
if (first == null) {
available.await();
} else {
long delay = first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS);
if (delay > 0) {
long tl = available.awaitNanos(delay);
} else {
E x = q.poll();
assert x != null;
if (q.size() != 0)
available.signalAll(); // wake up other takers
return x;
}
}
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
DelayQueue实例应用
Ps：为了具有调用行为，存放到 DelayDeque 的元素必须继承 Delayed 接口。Delayed 接口使对象成为延迟对
象，它使存放在DelayQueue类中的对象具有了激活日期。该接口强制执行下列两个方法。
一下将使用Delay做一个缓存的实现。其中共包括三个类
n Pair
n DelayItem
n Cache
Pair类：
public class Pair
public K first;
public V second;
public Pair() {}
public Pair(K first, V second) {
this.first = first;
this.second = second;
}
}
一下是对Delay接口的实现：
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class DelayItem
/** Base of nanosecond timings, to avoid wrapping */
private static final long NANO_ORIGIN = System.nanoTime();
/**
* Returns nanosecond time offset by origin
*/
final static long now() {
return System.nanoTime() - NANO_ORIGIN;
}
/**
* Sequence number to break scheduling ties, and in turn to guarantee FIFO order among tied * entries.
*/
private static final AtomicLong sequencer = new AtomicLong(0);
/** Sequence number to break ties FIFO */
private final long sequenceNumber;
/** The time the task is enabled to execute in nanoTime units */ private final long time;
private final T item;
public DelayItem(T submit, long timeout) {
this.time = now() + timeout;
this.item = submit;
this.sequenceNumber = sequencer.getAndIncrement();
}
public T getItem() {
return this.item;
}
public long getDelay(TimeUnit unit) {
long d = unit.convert(time - now(), TimeUnit.NANOSECONDS);
return d;
}
public int compareTo(Delayed other) {
if (other == this) // compare zero ONLY if same object
return 0;
if (other instanceof DelayItem) {
DelayItem x = (DelayItem) other;
long diff = time - x.time;
if (diff < 0)
return -1;
else if (diff > 0)
return 1;
else if (sequenceNumber < x.sequenceNumber)
return -1;
else
return 1;
}
long d = (getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) - other.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS)); return (d == 0) ? 0 : ((d < 0) ? -1 : 1);
}
}
以下是Cache的实现，包括了put和get方法
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
public class Cache
private static final Logger LOG = Logger.getLogger(Cache.class.getName());
private ConcurrentMap
private DelayQueue
private Thread daemonThread;
public Cache() {
Runnable daemonTask = new Runnable() {
public void run() {
daemonCheck();
}
};
daemonThread = new Thread(daemonTask);
daemonThread.setDaemon(true);
daemonThread.setName("Cache Daemon");
daemonThread.start();
}
private void daemonCheck() {
if (LOG.isLoggable(Level.INFO))
LOG.info("cache service started.");
for (;;) {
try {
DelayItem
if (delayItem != null) {
// 超时对象处理
Pair
cacheObjMap.remove(pair.first, pair.second); // compare and remove }
} catch (InterruptedException e) {
if (LOG.isLoggable(Level.SEVERE))
LOG.log(Level.SEVERE, e.getMessage(), e);
break;
}
}
if (LOG.isLoggable(Level.INFO))
LOG.info("cache service stopped.");
}
// 添加缓存对象
public void put(K key, V value, long time, TimeUnit unit) { V oldValue = cacheObjMap.put(key, value);
if (oldValue != null)
q.remove(key);
long nanoTime = TimeUnit.NANOSECONDS.convert(time, unit);
q.put(new DelayItem
public V get(K key) {
return cacheObjMap.get(key);
}
测试main方法：
// 测试入口函数
public static void main(String[] args) throws Exception { Cache
Thread.sleep(1000 * 2);
{
String str = cache.get(1);
System.out.println(str);
}
Thread.sleep(1000 * 2);
{
String str = cache.get(1);
System.out.println(str);
}
}
输出结果为：
aaaa
null
我们看到上面的结果，如果超过延时的时间，那么缓存中数据就会自动丢失，获得就为null。