java多线程学习-java.util.concurrent详解(四) BlockingQueue

 7.BlockingQueue

    “支持两个附加操作的 Queue，这两个操作是：获取元素时等待队列变为非空，以及存储元素时等待空间变得可用。“

    这里我们主要讨论BlockingQueue的最典型实现：LinkedBlockingQueue 和ArrayBlockingQueue。两者的不同是底层的数据结构不够，一个是链表，另外一个是数组。

   

    后面将要单独解释其他类型的BlockingQueue和SynchronousQueue

    BlockingQueue的经典用途是 生产者-消费者模式

    代码如下：

Java代码

 




import java.util.Random;   
import java.util.concurrent.BlockingQueue;   
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;   
  
public class TestBlockingQueue {   
  
    public static void main(String[] args) {   
        final BlockingQueue<Integer> queue=new LinkedBlockingQueue<Integer>(3);   
        final Random random=new Random();   
           
        class Producer implements Runnable{   
            @Override  
            public void run() {   
                while(true){   
                    try {   
                        int i=random.nextInt(100);   
                        queue.put(i);//当队列达到容量时候，会自动阻塞的
  
                        if(queue.size()==3)   
                        {   
                            System.out.println("full");   
                        }   
                    } catch (InterruptedException e) {   
                        e.printStackTrace();   
                    }   
                }   
            }   
        }   
           
        class Consumer implements Runnable{   
            @Override  
            public void run() {   
                while(true){   
                    try {   
                        queue.take();//当队列为空时，也会自动阻塞
  
                        Thread.sleep(1000);   
                    } catch (InterruptedException e) {   
                        e.printStackTrace();   
                    }   
                }   
            }   
        }   
           
        new Thread(new Producer()).start();   
        new Thread(new Consumer()).start();   
    }   
  
}  

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class TestBlockingQueue {

public static void main(String[] args) {
final BlockingQueue<Integer> queue=new LinkedBlockingQueue<Integer>(3);
final Random random=new Random();

class Producer implements Runnable{
@Override
public void run() {
while(true){
try {
int i=random.nextInt(100);
queue.put(i);//当队列达到容量时候，会自动阻塞的
if(queue.size()==3)
{
System.out.println("full");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

class Consumer implements Runnable{
@Override
public void run() {
while(true){
try {
queue.take();//当队列为空时，也会自动阻塞
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

new Thread(new Producer()).start();
new Thread(new Consumer()).start();
}

}

    总结：BlockingQueue使用时候特别注意take 和 put

8. DelayQueue

我们先来学习一下JDK1.5 API中关于这个类的详细介绍：

    “它是包含Delayed 元素的一个无界阻塞队列，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。如果延迟都还没有期满，则队列没有头部，并且 poll 将返回 null。当一个元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一个小于等于 0 的值时，将发生到期。即使无法使用 take 或 poll 移除未到期的元素，也不会将这些元素作为正常元素对待。例如，size 方法同时返回到期和未到期元素的计数。此队列不允许使用 null
元素。”

    在现实生活中，很多DelayQueue的例子。就拿上海的SB会来说明，很多国家地区的开馆时间不同。你很早就来到园区，然后急急忙忙地跑到一些心仪的馆区，发现有些还没开，你吃了闭门羹。

    仔细研究DelayQueue，你会发现它其实就是一个PriorityQueue的封装（按照delay时间排序），里面的元素都实现了Delayed接口，相关操作需要判断延时时间是否到了。

    在实际应用中，有人拿它来管理跟实际相关的缓存、session等

   下面我就通过 “上海SB会的例子来阐述DelayQueue的用法”

代码如下：

Java代码

 




import java.util.Random;   
import java.util.concurrent.DelayQueue;   
import java.util.concurrent.Delayed;   
import java.util.concurrent.TimeUnit;   
  
public class TestDelayQueue {   
  
    private class Stadium implements Delayed   
    {   
        long trigger;   
           
        public Stadium(long i){   
            trigger=System.currentTimeMillis()+i;   
        }   
           
        @Override  
        public long getDelay(TimeUnit arg0) {   
            long n=trigger-System.currentTimeMillis();   
            return n;   
        }   
  
        @Override  
        public int compareTo(Delayed arg0) {   
            return (int)(this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)-arg0.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS));   
        }   
           
        public long getTriggerTime(){   
            return trigger;   
        }   
           
    }   
    public static void main(String[] args)throws Exception {   
        Random random=new Random();   
        DelayQueue<Stadium> queue=new DelayQueue<Stadium>();   
        TestDelayQueue t=new TestDelayQueue();   
           
        for(int i=0;i<5;i++){   
            queue.add(t.new Stadium(random.nextInt(30000)));   
        }   
        Thread.sleep(2000);   
           
        while(true){   
            Stadium s=queue.take();//延时时间未到就一直等待
  
            if(s!=null){   
                System.out.println(System.currentTimeMillis()-s.getTriggerTime());//基本上是等于0
  
            }   
            if(queue.size()==0)   
                break;   
        }   
    }   
}  

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TestDelayQueue {

private class Stadium implements Delayed
{
long trigger;

public Stadium(long i){
trigger=System.currentTimeMillis()+i;
}

@Override
public long getDelay(TimeUnit arg0) {
long n=trigger-System.currentTimeMillis();
return n;
}

@Override
public int compareTo(Delayed arg0) {
return (int)(this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)-arg0.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS));
}

public long getTriggerTime(){
return trigger;
}

}
public static void main(String[] args)throws Exception {
Random random=new Random();
DelayQueue<Stadium> queue=new DelayQueue<Stadium>();
TestDelayQueue t=new TestDelayQueue();

for(int i=0;i<5;i++){
queue.add(t.new Stadium(random.nextInt(30000)));
}
Thread.sleep(2000);

while(true){
Stadium s=queue.take();//延时时间未到就一直等待
if(s!=null){
System.out.println(System.currentTimeMillis()-s.getTriggerTime());//基本上是等于0
}
if(queue.size()==0)
break;
}
}
}

    总结：适用于需要延时操作的队列管理

9. SynchronousQueue

    我们先来学习一下JDK1.5 API中关于这个类的详细介绍：

    “一种阻塞队列，其中每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作 ，反之亦然。同步队列没有任何内部容量，甚至连一个队列的容量都没有。不能在同步队列上进行 peek，因为仅在试图要移除元素时，该元素才存在；除非另一个线程试图移除某个元素，否则也不能（使用任何方法）插入元素；也不能迭代队列，因为其中没有元素可用于迭代。队列的头 是尝试添加到队列中的首个已排队插入线程的元素；如果没有这样的已排队线程，则没有可用于移除的元素并且 poll() 将会返回 null。对于其他 Collection 方法（例如 contains），SynchronousQueue
作为一个空 collection。此队列不允许 null 元素。

    同步队列类似于 CSP 和 Ada 中使用的 rendezvous 信道。它非常适合于传递性设计，在这种设计中，在一个线程中运行的对象要将某些信息、事件或任务传递给在另一个线程中运行的对象，它就必须与该对象同步。 “

    看起来很有意思吧。队列竟然是没有内部容量的。这个队列其实是BlockingQueue的一种实现。每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作，反之亦然。它给我们提供了在线程之间交换单一元素的极轻量级方法

   应用举例：我们要在多个线程中传递一个变量。

   代码如下（其实就是生产者消费者模式）

Java代码

 




import java.util.Arrays;   
import java.util.List;   
import java.util.concurrent.BlockingQueue;   
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;   
  
public class TestSynchronousQueue {   
  
    class Producer implements Runnable {   
        private BlockingQueue<String> queue;   
        List<String> objects = Arrays.asList("one", "two", "three");   
  
        public Producer(BlockingQueue<String> q) {   
            this.queue = q;   
        }   
  
        @Override  
        public void run() {   
            try {   
                for (String s : objects) {   
                    queue.put(s);// 产生数据放入队列中
  
                    System.out.printf("put:%s%n",s);   
                }   
                queue.put("Done");// 已完成的标志
  
            } catch (InterruptedException e) {   
                e.printStackTrace();   
            }   
        }   
    }   
  
    class Consumer implements Runnable {   
        private BlockingQueue<String> queue;   
  
        public Consumer(BlockingQueue<String> q) {   
            this.queue = q;   
        }   
  
        @Override  
        public void run() {   
            String obj = null;   
            try {   
                while (!((obj = queue.take()).equals("Done"))) {   
                    System.out.println(obj);//从队列中读取对象
  
                    Thread.sleep(3000);     //故意sleep，证明Producer是put不进去的
  
                }   
            } catch (InterruptedException e) {   
                e.printStackTrace();   
            }   
        }   
    }   
  
    public static void main(String[] args) {   
        BlockingQueue<String> q=new SynchronousQueue<String>();   
        TestSynchronousQueue t=new TestSynchronousQueue();   
        new Thread(t.new Producer(q)).start();   
        new Thread(t.new Consumer(q)).start();   
    }   
  
}  

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;

public class TestSynchronousQueue {

class Producer implements Runnable {
private BlockingQueue<String> queue;
List<String> objects = Arrays.asList("one", "two", "three");

public Producer(BlockingQueue<String> q) {
this.queue = q;
}

@Override
public void run() {
try {
for (String s : objects) {
queue.put(s);// 产生数据放入队列中
System.out.printf("put:%s%n",s);
}
queue.put("Done");// 已完成的标志
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

class Consumer implements Runnable {
private BlockingQueue<String> queue;

public Consumer(BlockingQueue<String> q) {
this.queue = q;
}

@Override
public void run() {
String obj = null;
try {
while (!((obj = queue.take()).equals("Done"))) {
System.out.println(obj);//从队列中读取对象
Thread.sleep(3000);     //故意sleep，证明Producer是put不进去的
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

public static void main(String[] args) {
BlockingQueue<String> q=new SynchronousQueue<String>();
TestSynchronousQueue t=new TestSynchronousQueue();
new Thread(t.new Producer(q)).start();
new Thread(t.new Consumer(q)).start();
}

}

   总结：SynchronousQueue主要用于单个元素在多线程之间的传递