Java线程(篇外篇):阻塞队列BlockingQueue

x33g5p2x  于2021-03-13 发布在 Java  
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好久没有写文章了,这段时间事情比较杂,工作也比较杂乱,上周日刚搬完家,从自建房搬到了楼房,提升了一层生活品质,哈哈!不过昨天晚上在公交车上钱包被偷了,前段时间还丢个自行车,不得不感叹,京城扒手真多,还无人处理。言归正传,这一段时间我的工作主要是改进公司的调度器,调度器调度线程池执行任务,生产者生产任务,消费者消费任务,那么这时就需要一个任务队列,生产者向队列里插入任务,消费者从队列里提取任务执行,调度器里是通过BlockingQueue实现的队列,随后小查一下,下面看看BlockingQueue的原理及其方法。

BlockingQueue最终会有四种状况,抛出异常、返回特殊值、阻塞、超时,下表总结了这些方法:

-- 抛出异常特殊值阻塞超时
插入add(e)offer(e)put(e)offer(e, time, unit)
移除remove()poll()take()poll(time, unit)
检查element()peek()不可用不可用

BlockingQueue是个接口,有如下实现类:

1. ArrayBlockQueue:一个由数组支持的有界阻塞队列。此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。创建其对象必须明确大小,像数组一样。

2. LinkedBlockQueue:一个可改变大小的阻塞队列。此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。创建其对象如果没有明确大小,默认值是Integer.MAX_VALUE。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。 

3. PriorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockingQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数所带的Comparator决定的顺序。

4. SynchronousQueue:同步队列。同步队列没有任何容量,每个插入必须等待另一个线程移除,反之亦然。

下面使用ArrayBlockQueue来实现之前实现过的生产者消/费者模式,代码如下:

  /** 定义一个盘子类,可以放鸡蛋和取鸡蛋 */  
  public class BigPlate {  
    
      /** 装鸡蛋的盘子,大小为5 */  
      private BlockingQueue eggs = new ArrayBlockingQueue(5);  
        
      /** 放鸡蛋 */  
      public void putEgg(Object egg) {  
          try {  
              eggs.put(egg);// 向盘子末尾放一个鸡蛋,如果盘子满了,当前线程阻塞  
          } catch (InterruptedException e) {  
              e.printStackTrace();  
          }  
    
          // 下面输出有时不准确,因为与put操作不是一个原子操作  
          System.out.println("放入鸡蛋");  
      }  
        
      /** 取鸡蛋 */  
      public Object getEgg() {  
          Object egg = null;  
          try {  
              egg = eggs.take();// 从盘子开始取一个鸡蛋,如果盘子空了,当前线程阻塞  
          } catch (InterruptedException e) {  
              e.printStackTrace();  
          }  
    
          // 下面输出有时不准确,因为与take操作不是一个原子操作  
          System.out.println("拿到鸡蛋");  
          return egg;  
     }  
        
      /** 放鸡蛋线程 */  
      static class AddThread extends Thread {  
          private BigPlate plate;  
          private Object egg = new Object();  
    
          public AddThread(BigPlate plate) {  
              this.plate = plate;  
          }  
    
          public void run() {  
              plate.putEgg(egg);  
          }  
      }  
    
      /** 取鸡蛋线程 */  
      static class GetThread extends Thread {  
          private BigPlate plate;  
    
          public GetThread(BigPlate plate) {  
              this.plate = plate;  
          }  
   
          public void run() {  
              plate.getEgg();  
          }  
      }  
        
      public static void main(String[] args) {  
          BigPlate plate = new BigPlate();  
          // 先启动10个放鸡蛋线程  
          for(int i = 0; i 10; i++) {  
              new Thread(new AddThread(plate)).start();  
          }  
          // 再启动10个取鸡蛋线程  
          for(int i = 0; i 10; i++) {  
              new Thread(new GetThread(plate)).start();  
          }  
      }  
  }  

执行结果:

  放入鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  放入鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  拿到鸡蛋  
  拿到鸡蛋  

从结果看,启动10个放鸡蛋线程和10个取鸡蛋线程,前5个放入鸡蛋的线程成功执行,到第6个,发现盘子满了,阻塞住,这时切换到取鸡蛋线程执行,成功实现了生产者/消费者模式。java.util.concurrent包是个强大的包!

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