阻塞队列-BlockningQueue
阻塞队列的前言介绍引用于https://www.cnblogs.com/aspirant/p/8657801.html,写的挺好有兴趣可以看一看
一. 前言
在新增的Concurrent包中,BlockingQueue很好的解决了多线程中,如何高效安全“传输”数据的问题。通过这些高效并且线程安全的队列类,为我们快速搭建高质量的多线程程序带来极大的便利。本文详细介绍了BlockingQueue家庭中的所有成员,包括他们各自的功能以及常见使用场景。
二. 认识BlockingQueue
阻塞队列,顾名思义,首先它是一个队列,而一个队列在数据结构中所起的作用大致如下图所示:
从上图我们可以很清楚看到,通过一个共享的队列,可以使得数据由队列的一端输入,从另外一端输出;
常用的队列主要有以下两种:(当然通过不同的实现方式,还可以延伸出很多不同类型的队列,DelayQueue就是其中的一种)
先进先出(FIFO):先插入的队列的元素也最先出队列,类似于排队的功能。从某种程度上来说这种队列也体现了一种公平性。
后进先出(LIFO):后插入队列的元素最先出队列,这种队列优先处理最近发生的事件。
多线程环境中,通过队列可以很容易实现数据共享,比如经典的“生产者”和“消费者”模型中,通过队列可以很便利地实现两者之间的数据共享。假设我们有若干生产者线程,另外又有若干个消费者线程。如果生产者线程需要把准备好的数据共享给消费者线程,利用队列的方式来传递数据,就可以很方便地解决他们之间的数据共享问题。但如果生产者和消费者在某个时间段内,万一发生数据处理速度不匹配的情况呢?理想情况下,如果生产者产出数据的速度大于消费者消费的速度,并且当生产出来的数据累积到一定程度的时候,那么生产者必须暂停等待一下(阻塞生产者线程),以便等待消费者线程把累积的数据处理完毕,反之亦然。然而,在concurrent包发布以前,在多线程环境下,我们每个程序员都必须去自己控制这些细节,尤其还要兼顾效率和线程安全,而这会给我们的程序带来不小的复杂度。好在此时,强大的concurrent包横空出世了,而他也给我们带来了强大的BlockingQueue。(在多线程领域:所谓阻塞,在某些情况下会挂起线程(即阻塞),一旦条件满足,被挂起的线程又会自动被唤醒),下面两幅图演示了BlockingQueue的两个常见阻塞场景:
如上图所示:当队列中没有数据的情况下,消费者端的所有线程都会被自动阻塞(挂起),直到有数据放入队列。
如上图所示:当队列中填满数据的情况下,生产者端的所有线程都会被自动阻塞(挂起),直到队列中有空的位置,线程被自动唤醒。
这也是我们在多线程环境下,为什么需要BlockingQueue的原因。作为BlockingQueue的使用者,我们再也不需要关心什么时候需要阻塞线程,什么时候需要唤醒线程,因为这一切BlockingQueue都给你一手包办了。
1.ArrayBlockingQueue
(1).抛出异常
public static void main(String[] args) {BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);System.out.println(blockingQueue.add("a"));System.out.println(blockingQueue.add("b"));System.out.println(blockingQueue.add("c"));System.out.println(blockingQueue.add("c"));System.out.println(blockingQueue.element());System.out.println(blockingQueue.remove());System.out.println(blockingQueue.remove());System.out.println(blockingQueue.remove());System.out.println(blockingQueue.remove());}
结果
(2)特殊值
public static void main(String[] args) {BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);System.out.println(blockingQueue.offer("a"));System.out.println(blockingQueue.offer("b"));System.out.println(blockingQueue.offer("b"));System.out.println(blockingQueue.offer("b"));System.out.println(blockingQueue.peek());System.out.println(blockingQueue.poll());System.out.println(blockingQueue.poll());System.out.println(blockingQueue.poll());System.out.println(blockingQueue.poll());}
(3)阻塞
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);blockingQueue.put("a");blockingQueue.put("b");blockingQueue.put("c");System.out.println("===========");System.out.println(blockingQueue.take());System.out.println(blockingQueue.take());System.out.println(blockingQueue.take());System.out.println(blockingQueue.take());}
(4)超时
System.out.println(blockingQueue.offer("a", 3L, TimeUnit.SECONDS));System.out.println(blockingQueue.offer("b", 3L, TimeUnit.SECONDS));System.out.println(blockingQueue.offer("c", 3L, TimeUnit.SECONDS));System.out.println(blockingQueue.offer("d", 3L, TimeUnit.SECONDS));System.out.println(blockingQueue.poll(3L, TimeUnit.SECONDS));System.out.println(blockingQueue.poll(3L, TimeUnit.SECONDS));System.out.println(blockingQueue.poll(3L, TimeUnit.SECONDS));System.out.println(blockingQueue.poll(3L, TimeUnit.SECONDS));
2.SynchronizedQueue同步队列
SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列,也即单个元素的队列。
SynchronousQueue没有容量。
与其他BlockingQueue不同,SynchronousQueue是一个不存储元素的BlockingQueue。
每一个put操作必须要等待一个take操作,否则不能继续添加元素,反之亦然。
package JUC;import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class SynchronizedQueueDemo {public static void main(String[] args) {BlockingQueue<String> blockingQueue = new SynchronousQueue<>();new Thread(()->{try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put1");blockingQueue.put("1");System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put2");blockingQueue.put("2");System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put3");blockingQueue.put("3");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}},"A").start();new Thread(()->{try {TimeUnit.SECONDS.sleep(5);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\ttake出:"+blockingQueue.take());TimeUnit.SECONDS.sleep(5);TimeUnit.SECONDS.sleep(5);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\ttake出:"+blockingQueue.take());TimeUnit.SECONDS.sleep(5);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\ttake出:"+blockingQueue.take());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}},"B").start();}
}
例子:阻塞队列来写生产者消费者
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