java隊列之queue用法實例分析
Queue: 基本上,一個隊列就是一個先入先出(FIFO)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Queue接口與List、Set同一級別,都是繼承了Collection接口。LinkedList實現(xiàn)了Deque接 口。
Queue的實現(xiàn)
1、沒有實現(xiàn)的阻塞接口的LinkedList: 實現(xiàn)了java.util.Queue接口和java.util.AbstractQueue接口
內(nèi)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現(xiàn)。
PriorityQueue 類實質(zhì)上維護(hù)了一個有序列表。加入到 Queue 中的元素根據(jù)它們的天然排序(通過其 java.util.Comparable 實現(xiàn))或者根據(jù)傳遞給構(gòu)造函數(shù)的 java.util.Comparator 實現(xiàn)來定位。
ConcurrentLinkedQueue 是基于鏈接節(jié)點的、線程安全的隊列。并發(fā)訪問不需要同步。因為它在隊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列的大 小,ConcurrentLinkedQueue 對公共集合的共享訪問就可以工作得很好。收集關(guān)于隊列大小的信息會很慢,需要遍歷隊列。
2)實現(xiàn)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(zhì)上就是一種帶有一點扭曲的 FIFO 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。不是立即從隊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。
五個隊列所提供的各有不同:
* ArrayBlockingQueue :一個由數(shù)組支持的有界隊列。
* LinkedBlockingQueue :一個由鏈接節(jié)點支持的可選有界隊列。
* PriorityBlockingQueue :一個由優(yōu)先級堆支持的無界優(yōu)先級隊列。
* DelayQueue :一個由優(yōu)先級堆支持的、基于時間的調(diào)度隊列。
* SynchronousQueue :一個利用 BlockingQueue 接口的簡單聚集(rendezvous)機制。
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,則拋出一個IIIegaISlabEepeplian異常
remove 移除并返回隊列頭部的元素 如果隊列為空,則拋出一個NoSuchElementException異常
element 返回隊列頭部的元素 如果隊列為空,則拋出一個NoSuchElementException異常
offer 添加一個元素并返回true 如果隊列已滿,則返回false
poll 移除并返問隊列頭部的元素 如果隊列為空,則返回null
peek 返回隊列頭部的元素 如果隊列為空,則返回null
put 添加一個元素 如果隊列滿,則阻塞
take 移除并返回隊列頭部的元素 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(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已滿的隊列增加元素或從空隊列取得元素時 拋出異常。當(dāng)然,在多線程程序中,隊列在任何時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 只是給出一個出錯示而不會拋出異常。
注意:poll和peek方法出錯進(jìn)返回null。因此,向隊列中插入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(zhǔn)確,在不指定時容量為Integer.MAX_VALUE,不要然的話在put時怎么會受阻呢),但是也可以選擇指定其最大容量,它是基于鏈表的隊列,此隊列按 FIFO(先進(jìn)先出)排序元素。
ArrayBlockingQueue在構(gòu)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(shù)被設(shè)置true,等待時間最長的線程會優(yōu)先得到處理(其實就是通過將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,只有在的確非常需要的時候再使用它。它是基于數(shù)組的阻塞循環(huán)隊 列,此隊列按 FIFO(先進(jìn)先出)原則對元素進(jìn)行排序。
PriorityBlockingQueue是一個帶優(yōu)先級的 隊列,而不是先進(jìn)先出隊列。元素按優(yōu)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,所以試圖執(zhí)行添加操作可能會導(dǎo)致 OutOfMemoryError),但是如果隊列為空,那么取元素的操作take就會阻塞,所以它的檢索操作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來實現(xiàn)的)是一個存放Delayed 元素的無界阻塞隊列,只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后保存時間最長的 Delayed 元素。如果延遲都還沒有期滿,則隊列沒有頭部,并且poll將返回null。當(dāng)一個元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一個小于或等于零的值時,則出現(xiàn)期滿,poll就以移除這個元素了。此隊列不允許使用 null 元素。
一個例子:
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"); // 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(zhǔn)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("消費完后有蘋果:"+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); // 程序運行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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