并发编程之Queue-白红宇的个人博客

并发编程之Queue

发布日期：2021-06-28 21:08:32 浏览次数：2 分类：技术文章

本文共 8001 字，大约阅读时间需要 26 分钟。

1、在并发队列上JDK提供了两套实现，一个是以ConcurrentLinkedQueue为代表的高性能队列，一个是以BlockingQueue接口为代表的阻塞队列，无论哪一种都继承自Queue。

2、ConcurrentLinkedQueue

ConcurrentLinkedQueue：是一个适用于高并发场景下的队列，通无锁的方式，实现了高并发状态下的高性能，通常ConcurrentLinkedQueue性能好于BlockingQueue。它是一个基于链接点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循先进先出的原则。头是最先加入的，尾是最近加入的，该队列不允许null元素。

ConcurrentLinkedQueue重要方法：

add()和offer()都是加入元素的方法（在ConcurrentLinkedQueue中，这两个方法没有任何区别）

poll()和peek()都是取头元素节点，区别在于前者会删除元素，后者不会。

示例如下：

package com.bfbc.bfbc.coll013;import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;public class UseQueue {   public static void main(String[] args) throws Exception {            //高性能无阻塞无界队列：ConcurrentLinkedQueue      ConcurrentLinkedQueue
   
     q = new ConcurrentLinkedQueue
    
     ();      q.offer("a");      q.offer("b");      q.offer("c");      q.offer("d");      q.add("e");            System.out.println(q.poll());  //a 从头部取出元素，并从队列里删除      System.out.println(q.size());  //4      System.out.println(q.peek());  //b      System.out.println(q.size());  //4   }}

3、BlockingQueue接口

ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列实现，在ArrayBlockingQueue内部，维护了一个定长数组，以便缓存队列中的数据对象，其内部没实现读写分离，也就意味着生产和消费不能完全并行，长度是需要定义的，可以指定先进先出货主先进后出，也叫有界队列，在很多场合非常适合使用。

示例如下：

package com.bfbc.coll013;import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class UseQueue {   public static void main(String[] args) throws Exception {      ArrayBlockingQueue
   
     array = new ArrayBlockingQueue
    
     (5);      array.put("a");      array.put("b");      array.add("c");      array.add("d");      array.add("e");      array.add("f");      System.out.println(array.offer("a", 3, TimeUnit.SECONDS));   }}

LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，同ArrayBlockingQueue类似，其内部也维持着一个数据缓冲队列（该队列由一个链表构成），LinkedBlockingQueue之所以能够高效的处理并发数据，是因为其内部实现采用分离锁（读写分离两个锁），从而实现生产者和消费者操作的完全并行运行。它是一个无界队列。

示例如下：

package com.bfbc.base.coll013;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;public class UseQueue {   public static void main(String[] args) throws Exception {      //阻塞队列      LinkedBlockingQueue
   
     q = new LinkedBlockingQueue
    
     ();      q.offer("a");      q.offer("b");      q.offer("c");      q.offer("d");      q.offer("e");      q.add("f");      System.out.println(q.size());      for (Iterator iterator = q.iterator(); iterator.hasNext();) {         String string = (String) iterator.next();         System.out.println(string);      }      List
     
       list = new ArrayList
      
       ();      //批量从q中取3个元素放入list      System.out.println(q.drainTo(list, 3));      System.out.println(list.size());      for (String string : list) {         System.out.println(string);      }   }}

SynchronousQueue：一种没有缓冲的队列，生产者生产的数据直接会被消费者获取并消费。

PriorityBlockingQueue：基于优先级的阻塞队列（优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象来决定，也就是说传入队列的对象必须实现Comparable接口），在实现PriorityBlockingQueue时，内部控制线程同步的锁采用的是公平锁，他也是一个无界的队列。

示例如下：

package com.bfbc.base.coll013;public class Task implements Comparable
   
    {      private int id ;   private String name;   public int getId() {      return id;   }   public void setId(int id) {      this.id = id;   }   public String getName() {      return name;   }   public void setName(String name) {      this.name = name;   }      @Override   public int compareTo(Task task) {      return this.id > task.id ? 1 : (this.id < task.id ? -1 : 0);     }      public String toString(){      return this.id + "," + this.name;   }   }

package com.bfbc.base.coll013;import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;public class UsePriorityBlockingQueue {      public static void main(String[] args) throws Exception{                  PriorityBlockingQueue
   
     q = new PriorityBlockingQueue
    
     ();            Task t1 = new Task();      t1.setId(3);      t1.setName("id为3");      Task t2 = new Task();      t2.setId(4);      t2.setName("id为4");      Task t3 = new Task();      t3.setId(1);      t3.setName("id为1");            //return this.id > task.id ? 1 : 0;      q.add(t1); //3      q.add(t2); //4      q.add(t3);  //1      for(Task t: q) {         System.out.println("容器：" + q);         System.out.println(q.take().getId());      }            // 1 3 4//    System.out.println("容器：" + q);//    System.out.println(q.take().getId());//    System.out.println("容器：" + q);//    System.out.println(q.take().getId());//    System.out.println(q.take().getId());               }}

DelayQueue：带有延迟时间的Queue，其中的元素只有当其指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取到该元素。DelayQueue中的元素必须实现Delayed接口，DelayQueue是一个没有大小限制的队列，应用场景很多，比如对缓存超时的数据进行移除、任务超时处理、空闲连接的关闭等等。

示例如下：

package com.bfbc.base.coll013;import java.util.concurrent.Delayed;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class Wangmin implements Delayed {          private String name;      //身份证      private String id;      //截止时间      private long endTime;      //定义时间工具类    private TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS;          public Wangmin(String name,String id,long endTime){          this.name=name;          this.id=id;          this.endTime = endTime;      }            public String getName(){          return this.name;      }            public String getId(){          return this.id;      }            /**      * 用来判断是否到了截止时间      */      @Override      public long getDelay(TimeUnit unit) {         //return unit.convert(endTime, TimeUnit.MILLISECONDS) - unit.convert(System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);       return endTime - System.currentTimeMillis();    }        /**      * 相互批较排序用      */      @Override      public int compareTo(Delayed delayed) {         Wangmin w = (Wangmin)delayed;          return this.getDelay(this.timeUnit) - w.getDelay(this.timeUnit) > 0 ? 1:0;      }       }

package com.bfbc.base.coll013;import java.util.concurrent.DelayQueue;public class WangBa implements Runnable {          private DelayQueue
   
     queue = new DelayQueue
    
     ();          public boolean yinye =true;            public void shangji(String name,String id,int money){          Wangmin man = new Wangmin(name, id, 1000 * money + System.currentTimeMillis());          System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"交钱"+money+"块,开始上机...");          this.queue.add(man);      }            public void xiaji(Wangmin man){          System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"时间到下机...");      }        @Override      public void run() {          while(yinye){              try {                  Wangmin man = queue.take();                  xiaji(man);              } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();              }          }      }            public static void main(String args[]){          try{              System.out.println("网吧开始营业");              WangBa siyu = new WangBa();              Thread shangwang = new Thread(siyu);              shangwang.start();                            siyu.shangji("路人甲", "123", 1);              siyu.shangji("路人乙", "234", 10);              siyu.shangji("路人丙", "345", 5);          }          catch(Exception e){              e.printStackTrace();        }        }  }

4、BlockingQueue接口的重要方法

放入数据：

offer(anObject)：表示如果可能的话，将anObject加到BlockingQueue里，即如果BlockingQueue可以容纳，则返回true，否则返回false。（本方法不阻塞当前执行方法的线程）

offer(E o, long timeout, TimeUnit unit)，可以设定等待的时间，如果指定的时间内，还不能往队列中加入BlockingQueue，则返回失败。

put(anObject)：把anObject加到BlockingQueue里，如果BlockQueue没有空间，则调用此方法的线程被阻塞知道BlockingQueue里面有空间再继续。

获取数据：

poll(time)：取走BlockingQueue里排在首位的对象，若不能立即取出，则可以等time参数规定的时间，取不到时返回null；

poll(long timeout, TimeUnit unit)：从BlockingQueue取出一个队首的对象，如果在指定时间内，队列一旦有数据可取，则立即返回队列中的数据。否则直到时间超时还没有数据可取，返回失败。

take()：取走BlockingQueue里排在首位的对象，若BlockingQueue为空，阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的数据被加入；

drainTo()：一次性从BlockingQueue获取所有可用的数据对象（还可以指定获取数据的个数），通过该方法可以提升获取数据效率；不需要多次分批加锁或释放锁。

5、Deque双端队列

Deque不允许在队列的头部或尾部进行出队和入队操作

LinkedBlockingQueue是一个线程安全的双端队列实现，可以说他是最为复杂的一种队列，在内部实现维护了前端和后端节点，但是其没有实现读写分离，因此同一时间只能有一个线程对其进行操作。在高并发中性能要远低于其他BlockingQueue。更要低于ConcurrentLinkedQueue，在jdk早期有一个非线程安全的Deque就是ArrayDeque了，java6里添加了LinkedBlockingQueue来弥补多线程场景下线程安全的问题。

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