ConcurrentLinkedQueue并发队列和LinkedBlockingQueue阻塞队列的详细用法和示例
2015-09-13 09:04
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参考文章：http://blog.csdn.net/ac903919/article/details/6967728，http://www.cnblogs.com/linjiqin/archive/2013/05/30/3108188.html
[java]
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public class LinkedBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E>, Serializable
一个基于已链接节点的、范围任意的
blocking queue。此队列按 FIFO（先进先出）排序元素。队列的头部 是在队列中时间最长的元素。队列的尾部 是在队列中时间最短的元素。新元素插入到队列的尾部，并且队列检索操作会获得位于队列头部的元素。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。可选的容量范围构造方法参数作为防止队列过度扩展的一种方法。如果未指定容量，则它等于
适用阻塞队列的好处：多线程操作共同的队列时不需要额外的同步，另外就是队列会自动平衡负载，即那边（生产与消费两边）处理快了就会被阻塞掉，从而减少两边的处理速度差距。
[java]
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public class ConcurrentLinkedQueue<E>extends AbstractQueue<E>implements Queue<E>, Serializable
一个基于链接节点的、无界的、线程安全的队列。此队列按照 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。队列的头部 是队列中时间最长的元素。队列的尾部 是队列中时间最短的元素。新的元素插入到队列的尾部，队列检索操作从队列头部获得元素。当许多线程共享访问一个公共
collection 时，ConcurrentLinkedQueue 是一个恰当的选择。此队列不允许 null 元素。
exception RejectedExecutionException.
API中的解释：
[java]
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public interface ExecutorService extends Executor
的方法。 可以关闭 ExecutorService，这将导致其停止接受新任务。关闭后，执行程序将最后终止，这时没有任务在执行，也没有任务在等待执行，并且无法提交新任务。通过创建并返回一个可用于取消执行和/或等待完成的
扩展了基本方法
invokeAll 是批量执行的最常用形式，它们执行任务集合，然后等待至少一个，或全部任务完成（可使用
void shutdown():启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接受新任务。如果已经关闭，则调用没有其他作用。
注：什么叫线程安全？这个首先要明确。线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。
并行和并发区别
1、并行是指两者同时执行一件事，比如赛跑，两个人都在不停的往前跑；
2、并发是指资源有限的情况下，两者交替轮流使用资源，比如一段路(单核CPU资源)同时只能过一个人，A走一段后，让给B，B用完继续给A ，交替使用，目的是提高效率
LinkedBlockingQueue
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。
ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue是Queue的一个安全实现．Queue中元素按FIFO原则进行排序．采用CAS操作，来保证元素的一致性。
LinkedBlockingQueue是一个线程安全的阻塞队列，它实现了BlockingQueue接口，BlockingQueue接口继承自java.util.Queue接口，并在这个接口的基础上增加了take和put方法，这两个方法正是队列操作的阻塞版本。
运行结果：
costtime 2360ms
改用while (queue.size()>0)后
运行结果：
cost time 46422ms
结果居然相差那么大，看了下ConcurrentLinkedQueue的API原来.size()是要遍历一遍集合的，难怪那么慢，所以尽量要避免用size而改用isEmpty().
总结：在单位缺乏性能测试下，对自己的编程要求更加要严格，特别是在生产环境下更是要小心谨慎。
1.LinkedBlockingQueue<E>：java.util.concurrent
API中的解释：[java]
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public class LinkedBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E>, Serializable
一个基于已链接节点的、范围任意的
blocking queue。此队列按 FIFO（先进先出）排序元素。队列的头部 是在队列中时间最长的元素。队列的尾部 是在队列中时间最短的元素。新元素插入到队列的尾部，并且队列检索操作会获得位于队列头部的元素。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。可选的容量范围构造方法参数作为防止队列过度扩展的一种方法。如果未指定容量，则它等于
Integer.MAX_VALUE。除非插入节点会使队列超出容量，否则每次插入后会动态地创建链接节点。
适用阻塞队列的好处：多线程操作共同的队列时不需要额外的同步，另外就是队列会自动平衡负载，即那边（生产与消费两边）处理快了就会被阻塞掉，从而减少两边的处理速度差距。
2.ConcurrentLinkedQueue<E>:java.util.concurrent
API中的解释：[java]
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public class ConcurrentLinkedQueue<E>extends AbstractQueue<E>implements Queue<E>, Serializable
一个基于链接节点的、无界的、线程安全的队列。此队列按照 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。队列的头部 是队列中时间最长的元素。队列的尾部 是队列中时间最短的元素。新的元素插入到队列的尾部，队列检索操作从队列头部获得元素。当许多线程共享访问一个公共
collection 时，ConcurrentLinkedQueue 是一个恰当的选择。此队列不允许 null 元素。
3.使用Executor和ExecutorService线程池处理并发任务
并发编程中的一种编程方式是把任务拆分为一些的小任务，即Runnable,然后再提交给一个Executor执行，Executor.execute(Runnable).Executor在执行时适用内部的线程池完成操作。Executor在执行时使用内部的线程池完成操作。3.1创建固定数目或可缓存线程池
Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(10); //创建固定数目线程的线程池 Executor executor = Executors.newCachedThreadPool(); //创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程（如线程可用）。如果现有线程没有可用的。则创建一个新的线程并添加到池中。
3.2ExecutorService与生命周期
ExecutorService扩展了Executor并添加了一些生命周期管理的方法。一个Executor的生命周期有三种状态，运行，关闭，终止。Executor创建时出于运行状态。当调用ExecutorService.shutdown()后，出于关闭状态，isShutdown方法返回true。这时，不应该再想Executor中添加任务，所有已添加的任务执行完毕后，Executor出于终止状态，IsTerminated（）返回true.如果Executor处于关闭状态，往Executor提交任务会抛出uncheckedexception RejectedExecutionException.
API中的解释：
[java]
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public interface ExecutorService extends Executor
Executor提供了管理终止的方法，以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成
Future
的方法。 可以关闭 ExecutorService，这将导致其停止接受新任务。关闭后，执行程序将最后终止，这时没有任务在执行，也没有任务在等待执行，并且无法提交新任务。通过创建并返回一个可用于取消执行和/或等待完成的
Future，方法submit
扩展了基本方法
Executor.execute(java.lang.Runnable)。方法 invokeAny 和
invokeAll 是批量执行的最常用形式，它们执行任务集合，然后等待至少一个，或全部任务完成（可使用
ExecutorCompletionService类来编写这些方法的自定义变体）。
Executors类提供了用于此包中所提供的执行程序服务的工厂方法。
void shutdown():启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接受新任务。如果已经关闭，则调用没有其他作用。
submit(Runnable task)提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。
4.ConcurrentLinkedQueue并发队列和LinkedBlockingQueue阻塞队列用法
在Java多线程应用中，队列的使用率很高，多数生产消费模型的首选数据结构就是队列(先进先出)。Java提供的线程安全的Queue可以分为阻塞队列和非阻塞队列，其中阻塞队列的典型例子是BlockingQueue，非阻塞队列的典型例子是ConcurrentLinkedQueue，在实际应用中要根据实际需要选用阻塞队列或者非阻塞队列。注：什么叫线程安全？这个首先要明确。线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。
并行和并发区别
1、并行是指两者同时执行一件事，比如赛跑，两个人都在不停的往前跑；
2、并发是指资源有限的情况下，两者交替轮流使用资源，比如一段路(单核CPU资源)同时只能过一个人，A走一段后，让给B，B用完继续给A ，交替使用，目的是提高效率
LinkedBlockingQueue
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
*
* @author 林计钦
* @version 1.0 2013-7-25 下午05:23:11
*/
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();
}
}ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue是Queue的一个安全实现．Queue中元素按FIFO原则进行排序．采用CAS操作，来保证元素的一致性。
LinkedBlockingQueue是一个线程安全的阻塞队列，它实现了BlockingQueue接口，BlockingQueue接口继承自java.util.Queue接口，并在这个接口的基础上增加了take和put方法，这两个方法正是队列操作的阻塞版本。
package cn.thread;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ConcurrentLinkedQueueTest {
private static ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<Integer>();
private static int count = 2; // 线程个数
//CountDownLatch，一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。
private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
long timeStart = System.currentTimeMillis();
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(4);
ConcurrentLinkedQueueTest.offer();
for (int i = 0; i < count; i++) {
es.submit(new Poll());
}
latch.await(); //使得主线程(main)阻塞直到latch.countDown()为零才继续执行
System.out.println("cost time " + (System.currentTimeMillis() - timeStart) + "ms");
es.shutdown();
}
/**
* 生产
*/
public static void offer() {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
queue.offer(i);
}
}
/**
* 消费
*
* @author 林计钦
* @version 1.0 2013-7-25 下午05:32:56
*/
static class Poll implements Runnable {
public void run() {
// while (queue.size()>0) {
while (!queue.isEmpty()) {
System.out.println(queue.poll());
}
latch.countDown();
}
}
}运行结果：
costtime 2360ms
改用while (queue.size()>0)后
运行结果：
cost time 46422ms
结果居然相差那么大，看了下ConcurrentLinkedQueue的API原来.size()是要遍历一遍集合的，难怪那么慢，所以尽量要避免用size而改用isEmpty().
总结：在单位缺乏性能测试下，对自己的编程要求更加要严格，特别是在生产环境下更是要小心谨慎。
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