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java5中的阻塞队列BlockingQueue和非阻塞队列ConcurrentLinkedQueue

2017-07-08 19:18 525 查看
不论是阻塞队列BlockingQueue还是非阻塞队列ConcurrentLinkedQueue,都是线程安全的。

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


java.util.concurrent包不仅提供了阻塞队列blockingQueue(线程安全的队列),ConcurrentLinkedQueue是非阻塞队列,一个基于链接节点的无界线程安全队列,它采用先进先出的规则对节点进行排序,当我们添加一个元素的时候,它会添加到队列的尾部,当我们获取一个元素时,它会返回队列头部的元素。它采用了“wait-free”算法来实现。

如果我们要实现一个线程安全的队列有两种实现方式一种是使用阻塞算法,另一种是使用非阻塞算法。使用阻塞算法的队列可以用一个锁(入队和出队用同一把锁)或两个锁(入队和出队用不同的锁)等方式来实现,而非阻塞的实现方式则可以使用循环CAS的方式来实现。

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。

阻塞队列与普通队列的区别在于,当队列是空的时,从队列中获取元素的操作将会被阻塞,或者当队列是满时,往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞,直到其他的线程往空的队列插入新的元素。同样,试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞,直到其他的线程使队列重新变得空闲起来,如从队列中移除一个或者多个元素,或者完全清空队列,下图展示了如何通过阻塞队列来合作:



关键在于生产者和消费者可能不会(几乎肯定不会)保持相同的速度,比如,当生产者的速度快于消费者的速度时,队列会越来越大,而且生产对象有40G,很容易就让队列大小超过内存容量。

所以,阻塞队列只允许生产者的速度在一定速度上超过消费者的速度,但不会超过很多。

常用的阻塞队列有:

基于数组的阻塞队列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,这是一个常用的阻塞队列,除了一个定长数组外,ArrayBlockingQueue内部还保存着两个整形变量,分别标识着队列的头部和尾部在数组中的位置。  

基于链表的阻塞队列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。


有优先级的阻塞队列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),但需要注意的是PriorityBlockingQueue并不会阻塞数据生产者,而只会在没有可消费的数据时,阻塞数据的消费者。因此使用的时候要特别注意,生产者生产数据的速度绝对不能快于消费者消费数据的速度,否则时间一长,会最终耗尽所有的可用堆内存空间。在实现PriorityBlockingQueue时,内部控制线程同步的锁采用的是公平锁。

当许多线程共享访问一个公共 collection 时,ConcurrentLinkedQueue 是一个恰当的选择。LinkedBlockingQueue 多用于任务队列

ConcurrentLinkedQueue  多用于消息队列
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