java隊(duì)列之queue用法實(shí)例分析
Queue: 基本上,一個(gè)隊(duì)列就是一個(gè)先入先出(FIFO)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Queue接口與List、Set同一級(jí)別,都是繼承了Collection接口。LinkedList實(shí)現(xiàn)了Deque接 口。
Queue的實(shí)現(xiàn)
1、沒有實(shí)現(xiàn)的阻塞接口的LinkedList: 實(shí)現(xiàn)了java.util.Queue接口和java.util.AbstractQueue接口
內(nèi)置的不阻塞隊(duì)列: PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueuePriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue 類在 Collection Framework 中加入兩個(gè)具體集合實(shí)現(xiàn)。PriorityQueue 類實(shí)質(zhì)上維護(hù)了一個(gè)有序列表。加入到 Queue 中的元素根據(jù)它們的天然排序(通過其 java.util.Comparable 實(shí)現(xiàn))或者根據(jù)傳遞給構(gòu)造函數(shù)的 java.util.Comparator 實(shí)現(xiàn)來定位。ConcurrentLinkedQueue 是基于鏈接節(jié)點(diǎn)的、線程安全的隊(duì)列。并發(fā)訪問不需要同步。因?yàn)樗陉?duì)列的尾部添加元素并從頭部刪除它們,所以只要不需要知道隊(duì)列的大 小,ConcurrentLinkedQueue 對(duì)公共集合的共享訪問就可以工作得很好。收集關(guān)于隊(duì)列大小的信息會(huì)很慢,需要遍歷隊(duì)列。
2)實(shí)現(xiàn)阻塞接口的:
java.util.concurrent 中加入了 BlockingQueue 接口和五個(gè)阻塞隊(duì)列類。它實(shí)質(zhì)上就是一種帶有一點(diǎn)扭曲的 FIFO 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。不是立即從隊(duì)列中添加或者刪除元素,線程執(zhí)行操作阻塞,直到有空間或者元素可用。五個(gè)隊(duì)列所提供的各有不同:
* ArrayBlockingQueue :一個(gè)由數(shù)組支持的有界隊(duì)列。* LinkedBlockingQueue :一個(gè)由鏈接節(jié)點(diǎn)支持的可選有界隊(duì)列。* PriorityBlockingQueue :一個(gè)由優(yōu)先級(jí)堆支持的無界優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。* DelayQueue :一個(gè)由優(yōu)先級(jí)堆支持的、基于時(shí)間的調(diào)度隊(duì)列。* SynchronousQueue :一個(gè)利用 BlockingQueue 接口的簡(jiǎn)單聚集(rendezvous)機(jī)制。
下表顯示了jdk1.5中的阻塞隊(duì)列的操作:
add 增加一個(gè)元索 如果隊(duì)列已滿,則拋出一個(gè)IIIegaISlabEepeplian異常remove 移除并返回隊(duì)列頭部的元素 如果隊(duì)列為空,則拋出一個(gè)NoSuchElementException異常element 返回隊(duì)列頭部的元素如果隊(duì)列為空,則拋出一個(gè)NoSuchElementException異常offer 添加一個(gè)元素并返回true 如果隊(duì)列已滿,則返回falsepoll 移除并返問隊(duì)列頭部的元素 如果隊(duì)列為空,則返回nullpeek返回隊(duì)列頭部的元素如果隊(duì)列為空,則返回nullput 添加一個(gè)元素 如果隊(duì)列滿,則阻塞take 移除并返回隊(duì)列頭部的元素 如果隊(duì)列為空,則阻塞
remove、element、offer、poll、peek其實(shí)是屬于Queue接口。
阻塞隊(duì)列的操作可以根據(jù)它們的響應(yīng)方式分為以下三類:aad、removee和element操作在你試圖為一個(gè)已滿的隊(duì)列增加元素或從空隊(duì)列取得元素時(shí) 拋出異常。當(dāng)然,在多線程程序中,隊(duì)列在任何時(shí)間都可能變成滿的或空的,所以你可能想使用offer、poll、peek方法。這些方法在無法完成任務(wù)時(shí) 只是給出一個(gè)出錯(cuò)示而不會(huì)拋出異常。
注意:poll和peek方法出錯(cuò)進(jìn)返回null。因此,向隊(duì)列中插入null值是不合法的
最后,我們有阻塞操作put和take。put方法在隊(duì)列滿時(shí)阻塞,take方法在隊(duì)列空時(shí)阻塞。
LinkedBlockingQueue的容量是沒有上限的(說的不準(zhǔn)確,在不指定時(shí)容量為Integer.MAX_VALUE,不要然的話在put時(shí)怎么會(huì)受阻呢),但是也可以選擇指定其最大容量,它是基于鏈表的隊(duì)列,此隊(duì)列按 FIFO(先進(jìn)先出)排序元素。
ArrayBlockingQueue在構(gòu)造時(shí)需要指定容量, 并可以選擇是否需要公平性,如果公平參數(shù)被設(shè)置true,等待時(shí)間最長的線程會(huì)優(yōu)先得到處理(其實(shí)就是通過將ReentrantLock設(shè)置為true來 達(dá)到這種公平性的:即等待時(shí)間最長的線程會(huì)先操作)。通常,公平性會(huì)使你在性能上付出代價(jià),只有在的確非常需要的時(shí)候再使用它。它是基于數(shù)組的阻塞循環(huán)隊(duì) 列,此隊(duì)列按 FIFO(先進(jìn)先出)原則對(duì)元素進(jìn)行排序。
PriorityBlockingQueue是一個(gè)帶優(yōu)先級(jí)的 隊(duì)列,而不是先進(jìn)先出隊(duì)列。元素按優(yōu)先級(jí)順序被移除,該隊(duì)列也沒有上限(看了一下源碼,PriorityBlockingQueue是對(duì) PriorityQueue的再次包裝,是基于堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的,而PriorityQueue是沒有容量限制的,與ArrayList一樣,所以在優(yōu)先阻塞 隊(duì)列上put時(shí)是不會(huì)受阻的。雖然此隊(duì)列邏輯上是無界的,但是由于資源被耗盡,所以試圖執(zhí)行添加操作可能會(huì)導(dǎo)致 OutOfMemoryError),但是如果隊(duì)列為空,那么取元素的操作take就會(huì)阻塞,所以它的檢索操作take是受阻的。另外,往入該隊(duì)列中的元 素要具有比較能力。
DelayQueue(基于PriorityQueue來實(shí)現(xiàn)的)是一個(gè)存放Delayed 元素的無界阻塞隊(duì)列,只有在延遲期滿時(shí)才能從中提取元素。該隊(duì)列的頭部是延遲期滿后保存時(shí)間最長的 Delayed 元素。如果延遲都還沒有期滿,則隊(duì)列沒有頭部,并且poll將返回null。當(dāng)一個(gè)元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一個(gè)小于或等于零的值時(shí),則出現(xiàn)期滿,poll就以移除這個(gè)元素了。此隊(duì)列不允許使用 null 元素。
一個(gè)例子:
package com.yao;import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;import java.util.concurrent.BlockingQueue;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class BlockingQueueTest { /** 定義裝蘋果的籃子 */ public static class Basket{ // 籃子,能夠容納3個(gè)蘋果 BlockingQueue<String> basket = new ArrayBlockingQueue<String>(3); // 生產(chǎn)蘋果,放入籃子 public void produce() throws InterruptedException{ // put方法放入一個(gè)蘋果,若basket滿了,等到basket有位置 basket.put('An apple'); } // 消費(fèi)蘋果,從籃子中取走 public String consume() throws InterruptedException{ // get方法取出一個(gè)蘋果,若basket為空,等到basket有蘋果為止 String apple = basket.take(); return apple; } public int getAppleNumber(){ return basket.size(); } } // 測(cè)試方法 public static void testBasket() { // 建立一個(gè)裝蘋果的籃子 final Basket basket = new Basket(); // 定義蘋果生產(chǎn)者 class Producer implements Runnable { public void run() { try { while (true) { // 生產(chǎn)蘋果 System.out.println('生產(chǎn)者準(zhǔn)備生產(chǎn)蘋果:' + System.currentTimeMillis()); basket.produce(); System.out.println('生產(chǎn)者生產(chǎn)蘋果完畢:' + System.currentTimeMillis()); System.out.println('生產(chǎn)完后有蘋果:'+basket.getAppleNumber()+'個(gè)'); // 休眠300ms Thread.sleep(300); } } catch (InterruptedException ex) { } } } // 定義蘋果消費(fèi)者 class Consumer implements Runnable { public void run() { try { while (true) { // 消費(fèi)蘋果 System.out.println('消費(fèi)者準(zhǔn)備消費(fèi)蘋果:' + System.currentTimeMillis()); basket.consume(); System.out.println('消費(fèi)者消費(fèi)蘋果完畢:' + System.currentTimeMillis()); System.out.println('消費(fèi)完后有蘋果:'+basket.getAppleNumber()+'個(gè)'); // 休眠1000ms Thread.sleep(1000); } } catch (InterruptedException ex) { } } } ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); Producer producer = new Producer(); Consumer consumer = new Consumer(); service.submit(producer); service.submit(consumer); // 程序運(yùn)行10s后,所有任務(wù)停止 try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { } service.shutdownNow(); } public static void main(String[] args) { BlockingQueueTest.testBasket(); }}
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