關(guān)于Java中的阻塞隊列

　　什么是阻塞隊列？下面百分網(wǎng)小編帶大家一起來看看Java中的阻塞隊列詳細(xì)介紹的相關(guān)資料，有需要的朋友們一起看看吧!想了解更多相關(guān)信息請持續(xù)關(guān)注我們應(yīng)屆畢業(yè)生考試網(wǎng)!

　　1. 什么是阻塞隊列？

　　阻塞隊列（BlockingQueue）是一個支持兩個附加操作的隊列。這兩個附加的操作是：

　　在隊列為空時，獲取元素的線程會等待隊列變?yōu)榉强铡?/p>

　　當(dāng)隊列滿時，存儲元素的線程會等待隊列可用。

　　阻塞隊列常用于生產(chǎn)者和消費(fèi)者的場景，生產(chǎn)者是往隊列里添加元素的線程，消費(fèi)者是從隊列里拿元素的線程。阻塞隊列就是生產(chǎn)者存放元素的容器，而消費(fèi)者也只從容器里拿元素。

　　2.Java里的阻塞隊列

　　JDK中提供了七個阻塞隊列:

　　ArrayBlockingQueue ：一個由數(shù)組結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊列。

　　LinkedBlockingQueue ：一個由鏈表結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊列。

　　PriorityBlockingQueue ：一個支持優(yōu)先級排序的無界阻塞隊列。

　　DelayQueue：一個使用優(yōu)先級隊列實現(xiàn)的無界阻塞隊列。

　　SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。

　　LinkedTransferQueue：一個由鏈表結(jié)構(gòu)組成的無界阻塞隊列。

　　LinkedBlockingDeque：一個由鏈表結(jié)構(gòu)組成的雙向阻塞隊列。

　　ArrayBlockingQueue

　　ArrayBlockingQueue是一個用數(shù)組實現(xiàn)的有界阻塞隊列。此隊列按照先進(jìn)先出（FIFO）的原則對元素進(jìn)行排序。默認(rèn)情況下不保證訪問者公平的訪問隊列，所謂公平訪問隊列是指阻塞的所有生產(chǎn)者線程或消費(fèi)者線程，當(dāng)隊列可用時，可以按照阻塞的先后順序訪問隊列，即先阻塞的生產(chǎn)者線程，可以先往隊列里插入元素，先阻塞的消費(fèi)者線程，可以先從隊列里獲取元素。通常情況下為了保證公平性會降低吞吐量。我們可以使用以下代碼創(chuàng)建一個公平的阻塞隊列：

　　ArrayBlockingQueue fairQueue = new ArrayBlockingQueue(1000,true);

　　而對于其訪問的公平性，是通過ReentrantLock鎖來實現(xiàn)的。

　　LinkedBlockingQueue

　　LinkedBlockingQueue是一個用鏈表實現(xiàn)的有界阻塞隊列。此隊列的默認(rèn)和最大長度為Integer.MAX_VALUE。此隊列按照先進(jìn)先出的原則對元素進(jìn)行排序。

　　PriorityBlockingQueue

　　PriorityBlockingQueue是一個支持優(yōu)先級的無界隊列。默認(rèn)情況下元素采取自然順序排列，也可以通過比較器comparator來指定元素的排序規(guī)則。元素按照升序排列。

　　DelayQueue

　　DelayQueue是一個支持延時獲取元素的無界阻塞隊列。隊列使用PriorityQueue來實現(xiàn)。隊列中的元素必須實現(xiàn)Delayed接口，在創(chuàng)建元素時可以指定多久才能從隊列中獲取當(dāng)前元素。只有在延遲期滿時才能從隊列中提取元素。我們可以將DelayQueue運(yùn)用在以下應(yīng)用場景：

　　緩存系統(tǒng)的設(shè)計：可以用DelayQueue保存緩存元素的有效期，使用一個線程循環(huán)查詢DelayQueue，一旦能從DelayQueue中獲取元素時，表示緩存有效期到了。

　　定時任務(wù)調(diào)度。使用DelayQueue保存當(dāng)天將會執(zhí)行的任務(wù)和執(zhí)行時間，一旦從DelayQueue中獲取到任務(wù)就開始執(zhí)行，從比如TimerQueue就是使用DelayQueue實現(xiàn)的。

　　如何實現(xiàn)Delayed接口

　　我們可以參考ScheduledThreadPoolExecutor里ScheduledFutureTask類。這個類實現(xiàn)了Delayed接口。首先：在對象創(chuàng)建的時候，使用time記錄前對象什么時候可以使用，代碼如下：

　　ScheduledFutureTask(Runnable r, V result, long ns, long period) {

　　super(r, result);

　　this.time = ns;

　　this.period = period;

　　this.sequenceNumber = sequencer.getAndIncrement();

　　}

　　然后使用getDelay可以查詢當(dāng)前元素還需要延時多久，代碼如下：

　　public long getDelay(TimeUnit unit) {

　　return unit.convert(time - now(), TimeUnit.NANOSECONDS);

　　}

　　通過構(gòu)造函數(shù)可以看出延遲時間參數(shù)ns的單位是納秒，自己設(shè)計的時候最好使用納秒，因為getDelay時可以指定任意單位，一旦以納秒作為單位，而延時的時間又精確不到納秒就麻煩了。使用時請注意當(dāng)time小于當(dāng)前時間時，getDelay會返回負(fù)數(shù)。

　　最后我們可以使用time的來指定其在隊列中的順序,例如:讓延時時間最長的放在隊列的末尾。

　　public int compareTo(Delayed other) {

　　if (other == this)

　　return 0;

　　if (other instanceof ScheduledFutureTask) {

　　ScheduledFutureTask x = (ScheduledFutureTask)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);

　　}

　　如何實現(xiàn)延時阻塞隊列

　　延時阻塞隊列的實現(xiàn)很簡單，當(dāng)消費(fèi)者從隊列里獲取元素時，如果元素沒有達(dá)到延時時間，就阻塞當(dāng)前線程。

　　long delay = first.getDelay(TimeUtil.NANOSECONDS);

　　if(delay<=0){

　　return q.poll ;//阻塞隊列

　　}else if(leader!=null){

　　//leader表示一個等待從阻塞隊列中取消息的線程

　　available.await(); //讓線程進(jìn)入等待信號

　　}else {

　　//當(dāng)leader為null，則將當(dāng)前線程設(shè)置為leader

　　Thread thisThread = Thread.currentThread();

　　try{

　　leader = thisThread;

　　//使用awaitNanos()方法讓當(dāng)前線程等待接收信號或等待delay時間

　　available.awaitNanos(delay);

　　}finally{

　　if(leader==thisThread){

　　leader=null;

　　}

　　}

　　}

　　SynchronousQueue

　　SynchronousQueue是一個不存儲元素的阻塞隊列。每一個put操作必須等待一個take操作，否則不能繼續(xù)添加元素。SynchronousQueue可以看成是一個傳球手，負(fù)責(zé)把生產(chǎn)者線程處理的數(shù)據(jù)直接傳遞給消費(fèi)者線程。隊列本身并不存儲任何元素，非常適合于傳遞性場景,比如在一個線程中使用的數(shù)據(jù)，傳遞給另外一個線程使用，SynchronousQueue的吞吐量高于

　　LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。

　　它支持公平訪問隊列。默認(rèn)情況下依然是非公平性的策略機(jī)制

　　LinkedTransferQueue

　　LinkedTransferQueue是一個由鏈表結(jié)構(gòu)組成的無界阻塞TransferQueue隊列。相對于其他阻塞隊列LinkedTransferQueue多了tryTransfer和transfer方法。

　　transfer方法

　　如果當(dāng)前有消費(fèi)者正在等待接收元素（消費(fèi)者使用take()方法或帶時間限制的poll()方法時），transfer方法可以把生產(chǎn)者傳入的元素立刻transfer（傳輸）給消費(fèi)者。如果沒有消費(fèi)者在等待接收元素，transfer方法會將元素存放在隊列的tail節(jié)點(diǎn)，并等到該元素被消費(fèi)者消費(fèi)了才返回。

　　tryTransfer方法

　　是用來試探下生產(chǎn)者傳入的元素是否能直接傳給消費(fèi)者。如果沒有消費(fèi)者等待接收元素，則返回false。和transfer方法的區(qū)別是tryTransfer方法無論消費(fèi)者是否接收，方法立即返回。而transfer方法是必須等到消費(fèi)者消費(fèi)了才返回。

　　對于帶有時間限制的tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit)方法，則是試圖把生產(chǎn)者傳入的元素直接傳給消費(fèi)者，但是如果沒有消費(fèi)者消費(fèi)該元素則等待指定的時間再返回，如果超時還沒消費(fèi)元素，則返回false，如果在超時時間內(nèi)消費(fèi)了元素，則返回true。

　　LinkedBlockingDeque

　　LinkedBlockingDeque是一個由鏈表結(jié)構(gòu)組成的雙向阻塞隊列。所謂雙向隊列指的你可以從隊列的兩端插入和移出元素。雙端隊列因為多了一個操作隊列的入口，在多線程同時入隊時，也就減少了一半的競爭。相比其他的阻塞隊列，LinkedBlockingDeque多了addFirst，addLast，offerFirst，offerLast，peekFirst，peekLast等方法，以First單詞結(jié)尾的方法，表示插入，獲�。╬eek）或移除雙端隊列的第一個元素。以Last單詞結(jié)尾的方法，表示插入，獲取或移除雙端隊列的最后一個元素。另外插入方法add等同于addLast，移除方法remove等效于removeFirst。但是take方法卻等同于takeFirst，不知道是不是Jdk的bug，使用時還是用帶有First和Last后綴的方法更清楚。在初始化LinkedBlockingDeque時可以初始化隊列的容量，用來防止其再擴(kuò)容時過渡膨脹。另外雙向阻塞隊列可以運(yùn)用在“工作竊取”模式中。

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