阻塞队列

阻塞队列主要是指在多线程对队列的获取元素和添加元素这两个操作的一个限制,当阻塞队列为空时,从队列中获取元素的操作将会被阻塞,当阻塞队列是满时,往队列中添加元素的操作将会被阻塞。

用途:阻塞队列在某些条件下会挂起线程(即阻塞),一旦条件满足,被挂起的线程又会自动被唤醒。

优点:我们不需要关心线程的挂起和唤醒的控制,减小程序的复杂度。

1、ArrayBlockingQueue: 由数组结构组成的有界阻塞队列。此队列按照先进先出的原则对元素进行排序,默认情况下不保证访问者公平的访问队列,意思是指所有的生产者线程或消费者线程,在队列可用的时候,即按照阻塞的先后顺序访问队列,先阻塞的先访问(获取元素或添加元素),通常情况下,保证公平性会降低吞吐量。可以通过ArrayBlockingQueue(1000,true)设置是否为公平。

2、LinkedBlockingQueue: 由链表结构组成的有界阻塞队列,默认是无线大小的容量(Integer.MAX_VALUE)。同ArrayBlockingQueue,此队列是按照先进先出的原则对元素排序,生产者端和消费者端分别采用的独立的锁来控制同步,意味着在高并发下,生产者和消费者可以并行高效的处理数据。

3、PriorityBlockingQueueue:支持优先级排序的无界阻塞队列。默认情况下元素采取自然顺序升序排列。可以自定义实现 compareTo()方法来指定元素进行排序规则,或者初始化 PriorityBlockingQueue 时,指定构造 参数Comparator来对元素进行排序。需要注意的是不能保证同优先级元素的顺序。

4、DelayQueue:使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。队列使用PriorityQueue来实现。队列中的元素必须实 现 Delayed 接口,在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。

DelayQueue的应用场景:

1. 缓存系统的设计:可以用 DelayQueue 保存缓存元素的有效期,使用一个线程循环查询 
2. 定时任务调度:使用 DelayQueue 保存当天将会执行的任务和执行时间,一旦从 DelayQueue 中获取到任务就开始执行,从比如 TimerQueue 就是使用 DelayQueue 实现的。

5、SysnchronousQueue:不存储元素的阻塞队列,也即单个元素的队列。每一个 put 操作必须等待一个 take 操作,否则不能继续添加元素。 SynchronousQueue 可以看成是一个传球手,负责把生产者线程处理的数据直接传递给消费者线 程。队列本身并不存储任何元素,非常适合于传递性场景,比如在一个线程中使用的数据,传递给 另外一个线程使用,SynchronousQueue 的吞吐量高于 LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。 

6、LinkedTransferQueue:有链表组成的无界阻塞队列。相对于其他阻塞队列, LinkedTransferQueue多了 tryTransfer 和transfer方法。

1. transfer 方法:如果当前有消费者正在等待接收元素(消费者使用 take()方法或带时间限制的 poll()方法时),transfer 方法可以把生产者传入的元素立刻 transfer(传输)给消费者。如 果没有消费者在等待接收元素,transfer 方法会将元素存放在队列的 tail 节点,并等到该元素 被消费者消费了才返回。

2. tryTransfer 方法。则是用来试探下生产者传入的元素是否能直接传给消费者。如果没有消费 者等待接收元素,则返回 false。和 transfer 方法的区别是 tryTransfer 方法无论消费者是否 接收,方法立即返回。而transfer方法是必须等到消费者消费了才返回。 

对于带有时间限制的tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit)方法,则是试图把生产者传 入的元素直接传给消费者,但是如果没有消费者消费该元素则等待指定的时间再返回,如果超时 还没消费元素,则返回false,如果在超时时间内消费了元素,则返回true。

7、LinkedBlockingDeque:有链表组成的双向阻塞队列。即可以从队列的两端添加或删除元素,双端队列因多了一个操作入口,在并发情况下,也就减少了一半的资源竞争。相比其他队列,也多了addFirst,addLast,offerFirst,offerLast,peekFirst,peekLast等方法,在初始化LinkedBlockingQueue时可以设置容量防止其过度膨胀,另外双向队列可以运用在"工作窃取"模式中。

阻塞队列的用途:生产者消费者模式、线程池、消息中间件。

 

posted on 2020-08-21 10:58  希望者  阅读(185)  评论(0编辑  收藏  举报

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