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线程小酌之JAVA中的阻塞队列

2019-11-11 06:02:42
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来源:转载
供稿:网友

       最近在学习java中自带的JDK并发包,java.util.concurrent,发现功能很强大,其中之一就是工作中多次用到的线程工具类BlockingQueue。在实际开发工作和面试过程中,经常会考察对于该工具类的使用和理解。

1. 什么是阻塞队列?

阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是:在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器,而消费者也只从容器里拿元素。

2.详解BlockingQueue

BlockingQueue最终会有四种状况,抛出异常、返回特殊值、阻塞、超时,下表总结了这些方法:

 抛出异常特殊值阻塞超时
插入add(e)offer(e)put(e)offer(e, time, unit)
移除remove()poll()take()poll(time, unit)
检查element()peek()不可用不可用

       BlockingQueue是个接口,有如下实现类:

       1. ArrayBlockQueue:一个由数组支持的有界阻塞队列。此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。创建其对象必须明确大小,像数组一样。

       2. LinkedBlockQueue:一个可改变大小的阻塞队列。此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。创建其对象如果没有明确大小,默认值是Integer.MAX_VALUE。链接队列的吞吐量通常要高于基于数组的队列,但是在大多数并发应用程序中,其可预知的性能要低。 

       3. PRiorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockingQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数所带的Comparator决定的顺序。

       4. SynchronousQueue:同步队列。同步队列没有任何容量,每个插入必须等待另一个线程移除,反之亦然。

由于LinkedBlockingQueue实现是线程安全的,实现了先进先出等特性,是作为生产者消费者的首选,LinkedBlockingQueue 可以指定容量,也可以不指定,不指定的话,默认最大是Integer.MAX_VALUE,其中主要用到put和take方法,put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费,take方法在队列空的时候会阻塞,直到有队列成员被放进来。

package cn.thread;import java.util.concurrent.BlockingQueue;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;/** * 多线程模拟实现生产者/消费者模型 *   */public class BlockingQueueTest2 {    /**     *      * 定义装苹果的篮子     *      */    public class Basket {        // 篮子,能够容纳3个苹果        BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<String>(3);        // 生产苹果,放入篮子        public void produce() throws InterruptedException {            // put方法放入一个苹果,若basket满了,等到basket有位置            basket.put("An apple");        }        // 消费苹果,从篮子中取走        public String consume() throws InterruptedException {            // take方法取出一个苹果,若basket为空,等到basket有苹果为止(获取并移除此队列的头部)            return basket.take();        }    }    // 定义苹果生产者    class Producer implements Runnable {        private String instance;        private Basket basket;        public Producer(String instance, Basket basket) {            this.instance = instance;            this.basket = basket;        }        public void run() {            try {                while (true) {                    // 生产苹果                    System.out.println("生产者准备生产苹果:" + instance);                    basket.produce();                    System.out.println("!生产者生产苹果完毕:" + instance);                    // 休眠300ms                    Thread.sleep(300);                }            } catch (InterruptedException ex) {                System.out.println("Producer Interrupted");            }        }    }    // 定义苹果消费者    class Consumer implements Runnable {        private String instance;        private Basket basket;        public Consumer(String instance, Basket basket) {            this.instance = instance;            this.basket = basket;        }        public void run() {            try {                while (true) {                    // 消费苹果                    System.out.println("消费者准备消费苹果:" + instance);                    System.out.println(basket.consume());                    System.out.println("!消费者消费苹果完毕:" + instance);                    // 休眠1000ms                    Thread.sleep(1000);                }            } catch (InterruptedException ex) {                System.out.println("Consumer Interrupted");            }        }    }    public static void main(String[] args) {        BlockingQueueTest2 test = new BlockingQueueTest2();        // 建立一个装苹果的篮子        Basket basket = test.new Basket();        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();        Producer producer = test.new Producer("生产者001", basket);        Producer producer2 = test.new Producer("生产者002", basket);        Consumer consumer = test.new Consumer("消费者001", basket);        service.submit(producer);        service.submit(producer2);        service.submit(consumer);        // 程序运行5s后,所有任务停止//        try {//            Thread.sleep(1000 * 5);//        } catch (InterruptedException e) {//            e.printStackTrace();//        }//        service.shutdownNow();    }}


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