天天看點

java隊列——queue詳細分析

Queue: 基本上,一個隊列就是一個先入先出(FIFO)的資料結構

Queue接口與List、Set同一級别,都是繼承了Collection接口。LinkedList實作了Deque接 口。

Queue的實作

1、沒有實作的阻塞接口的LinkedList: 實作了java.util.Queue接口和java.util.AbstractQueue接口

  内置的不阻塞隊列: PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue

  PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue 類在 Collection Framework 中加入兩個具體集合實作。 

  PriorityQueue 類實質上維護了一個有序清單。加入到 Queue 中的元素根據它們的天然排序(通過其 java.util.Comparable 實作)或者根據傳遞給構造函數的 java.util.Comparator 實作來定位。

  ConcurrentLinkedQueue 是基于連結節點的、線程安全的隊列。并發通路不需要同步。因為它在隊列的尾部添加元素并從頭部删除它們,是以隻要不需要知道隊列的大 小,          ConcurrentLinkedQueue 對公共集合的共享通路就可以工作得很好。收集關于隊列大小的資訊會很慢,需要周遊隊列。

2)實作阻塞接口的:

  java.util.concurrent 中加入了 BlockingQueue 接口和五個阻塞隊列類。它實質上就是一種帶有一點扭曲的 FIFO 資料結構。不是立即從隊列中添加或者删除元素,線程執行操作阻塞,直到有空間或者元素可用。

五個隊列所提供的各有不同:

  * ArrayBlockingQueue :一個由數組支援的有界隊列。

  * LinkedBlockingQueue :一個由連結節點支援的可選有界隊列。

  * PriorityBlockingQueue :一個由優先級堆支援的無界優先級隊列。

  * DelayQueue :一個由優先級堆支援的、基于時間的排程隊列。

  * SynchronousQueue :一個利用 BlockingQueue 接口的簡單聚集(rendezvous)機制。

java隊列——queue詳細分析

下表顯示了jdk1.5中的阻塞隊列的操作:

  add        增加一個元索                     如果隊列已滿,則抛出一個IIIegaISlabEepeplian異常

  remove   移除并傳回隊列頭部的元素    如果隊列為空,則抛出一個NoSuchElementException異常

  element  傳回隊列頭部的元素             如果隊列為空,則抛出一個NoSuchElementException異常

  offer       添加一個元素并傳回true       如果隊列已滿,則傳回false

  poll         移除并返問隊列頭部的元素    如果隊列為空,則傳回null

  peek       傳回隊列頭部的元素             如果隊列為空,則傳回null

  put         添加一個元素                      如果隊列滿,則阻塞

  take        移除并傳回隊列頭部的元素     如果隊列為空,則阻塞

remove、element、offer 、poll、peek 其實是屬于Queue接口。 

阻塞隊列的操作可以根據它們的響應方式分為以下三類:aad、removee和element操作在你試圖為一個已滿的隊列增加元素或從空隊列取得元素時 抛出異常。當然,在多線程程式中,隊列在任何時間都可能變成滿的或空的,是以你可能想使用offer、poll、peek方法。這些方法在無法完成任務時 隻是給出一個出錯示而不會抛出異常。

注意:poll和peek方法出錯進傳回null。是以,向隊列中插入null值是不合法的

最後,我們有阻塞操作put和take。put方法在隊列滿時阻塞,take方法在隊列空時阻塞。

LinkedBlockingQueue的容量是沒有上限的(說的不準确,在不指定時容量為Integer.MAX_VALUE,不要然的話在put時怎麼會受阻呢),但是也可以選擇指定其最大容量,它是基于連結清單的隊列,此隊列按 FIFO(先進先出)排序元素。

ArrayBlockingQueue在構造時需要指定容量, 并可以選擇是否需要公平性,如果公平參數被設定true,等待時間最長的線程會優先得到處理(其實就是通過将ReentrantLock設定為true來 達到這種公平性的:即等待時間最長的線程會先操作)。通常,公平性會使你在性能上付出代價,隻有在的确非常需要的時候再使用它。它是基于數組的阻塞循環隊 列,此隊列按 FIFO(先進先出)原則對元素進行排序。

PriorityBlockingQueue是一個帶優先級的 隊列,而不是先進先出隊列。元素按優先級順序被移除,該隊列也沒有上限(看了一下源碼,PriorityBlockingQueue是對 PriorityQueue的再次包裝,是基于堆資料結構的,而PriorityQueue是沒有容量限制的,與ArrayList一樣,是以在優先阻塞 隊列上put時是不會受阻的。雖然此隊列邏輯上是無界的,但是由于資源被耗盡,是以試圖執行添加操作可能會導緻 OutOfMemoryError),但是如果隊列為空,那麼取元素的操作take就會阻塞,是以它的檢索操作take是受阻的。另外,往入該隊列中的元 素要具有比較能力。

DelayQueue(基于PriorityQueue來實作的)是一個存放Delayed 元素的無界阻塞隊列,隻有在延遲期滿時才能從中提取元素。該隊列的頭部是延遲期滿後儲存時間最長的 Delayed 元素。如果延遲都還沒有期滿,則隊列沒有頭部,并且poll将傳回null。當一個元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法傳回一個小于或等于零的值時,則出現期滿,poll就以移除這個元素了。此隊列不允許使用 null 元素。

java隊列——queue詳細分析

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個蘋果
  BlockingQueue<String> basket = new ArrayBlockingQueue<String>(3);

  // 生産蘋果,放入籃子
  public void produce() throws InterruptedException{
   // put方法放入一個蘋果,若basket滿了,等到basket有位置
   basket.put("An apple");
  }
  // 消費蘋果,從籃子中取走
  public String consume() throws InterruptedException{
   // get方法取出一個蘋果,若basket為空,等到basket有蘋果為止
   String apple = basket.take();
   return apple;
  }

  public int getAppleNumber(){
   return basket.size();
  }

 }
 // 測試方法
 public static void testBasket() {
  // 建立一個裝蘋果的籃子
  final Basket basket = new Basket();
  // 定義蘋果生産者
  class Producer implements Runnable {
   public void run() {
    try {
     while (true) {
      // 生産蘋果
      System.out.println("生産者準備生産蘋果:" 
        + System.currentTimeMillis());
      basket.produce();
      System.out.println("生産者生産蘋果完畢:" 
        + System.currentTimeMillis());
      System.out.println("生産完後有蘋果:"+basket.getAppleNumber()+"個");
      // 休眠300ms
      Thread.sleep(300);
     }
    } catch (InterruptedException ex) {
    }
   }
  }
  // 定義蘋果消費者
  class Consumer implements Runnable {
   public void run() {
    try {
     while (true) {
      // 消費蘋果
      System.out.println("消費者準備消費蘋果:" 
        + System.currentTimeMillis());
      basket.consume();
      System.out.println("消費者消費蘋果完畢:" 
        + System.currentTimeMillis());
      System.out.println("消費完後有蘋果:"+basket.getAppleNumber()+"個");
      // 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);
  // 程式運作10s後,所有任務停止
  try {
   Thread.sleep(10000);
  } catch (InterruptedException e) {
  }
  service.shutdownNow();
 }
 public static void main(String[] args) {
  BlockingQueueTest.testBasket();
 }
}      
java隊列——queue詳細分析

繼續閱讀