Java中的阻塞队列
1.什么是阻塞?
答:不满足条件的线程会处于等待状态就叫阻塞。标准的就是生产者消费者存储模型。不满足条件的生产者/消费者要阻塞。
2.什么是队列?
答:队列是先进先出的数据结构,
3.什么是阻塞队列?
答:阻塞队列(BlockingQueue)支持两个操作,添加和取出:在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器,而消费者也只从容器里拿元素。
4.阻塞队列本身源码,就已经给你实现了锁的机制,保证多线程的正确读取顺序。减少了我们自己写生产者消费者存储模型时要用的锁。
4. Java里的阻塞队列
JDK7提供了7个阻塞队列。分别是:
- ArrayBlockingQueue :一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
- LinkedBlockingQueue :一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
- PriorityBlockingQueue :一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
- DelayQueue:一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
- SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。
- LinkedTransferQueue:一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
- LinkedBlockingDeque:一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
4.使用BlockingQueue的关键技术点如下:
1.BlockingQueue定义的常用方法如下:
1)add(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则报异常
2)offer(anObject):表示如果可能的话,将anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false.
3)put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续.
4)poll(time):取走BlockingQueue里排在首位的对象,若不能立即取出,则可以等time参数规定的时间,取不到时返回null
5)take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到Blocking有新的对象被加入为止
5. BlockingQueue有四个具体的实现类,根据不同需求,选择不同的实现类
1)ArrayBlockingQueue:规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的.
2)LinkedBlockingQueue:大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的
3)PriorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockQueue,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的Comparator决定的顺序.
4)SynchronousQueue:特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成的.
6.队列也是一种容器,用来存储对象的。所以其中的对象要有相应的存储顺序。
1 package com.thread; 2 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; 3 import java.util.concurrent.BlockingQueue; 4 5 public class BlockingQueueTest { 6 public static void main(String[] args) { 7 final BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3); 8 for(int i=0;i<2;i++){ 9 new Thread(){ 10 public void run(){ 11 while(true){ 12 try { 13 Thread.sleep((long)(Math.random()*1000)); 14 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备放数据!"); 15 queue.put(1); 16 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已经放了数据," + 17 "队列目前有" + queue.size() + "个数据"); 18 } catch (InterruptedException e) { 19 e.printStackTrace(); 20 } 21 22 } 23 } 24 25 }.start(); 26 } 27 28 new Thread(){ 29 public void run(){ 30 while(true){ 31 try { 32 //将此处的睡眠时间分别改为100和1000,观察运行结果 33 Thread.sleep(1000); 34 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备取数据!"); 35 queue.take(); 36 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已经取走数据," + 37 "队列目前有" + queue.size() + "个数据"); 38 } catch (InterruptedException e) { 39 e.printStackTrace(); 40 } 41 } 42 } 43 44 }.start(); 45 } 46 }
7. LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来,它们背后所用的数据结构不一样,导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue,但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue.
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ArrayBlockingQueue是一个用数组实现的有界阻塞队列。此队列按照先进先出(FIFO)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,所谓公平访问队列是指阻塞的所有生产者线程或消费者线程,当队列可用时,可以按照阻塞的先后顺序访问队列,即先阻塞的生产者线程,可以先往队列里插入元素,先阻塞的消费者线程,可以先从队列里获取元素。通常情况下为了保证公平性会降低吞吐量。我们可以使用以下代码创建一个公平的阻塞队列:
ArrayBlockingQueue fairQueue = new ArrayBlockingQueue(1000,true);
访问者的公平性是使用可重入锁实现的,代码如下:
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) { if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException(); this.items = new Object[capacity]; lock = new ReentrantLock(fair); notEmpty = lock.newCondition(); notFull = lock.newCondition(); }
LinkedBlockingQueue是一个用链表实现的有界阻塞队列。此队列的默认和最大长度为Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的原则对元素进行排序。
PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界队列。默认情况下元素采取自然顺序排列,也可以通过比较器comparator来指定元素的排序规则。元素按照升序排列。