Java實現(xiàn)自定義阻塞隊列
今天重溫了下 java 多線程中的 notify() 方法以及 wait() 方法,一時興起,決定通過這倆個方法,實現(xiàn)一個簡易的自定義阻塞隊列。
阻塞隊列是什么,與普通隊列的區(qū)別是什么?
阻塞隊列與普通隊列的區(qū)別在于,當隊列是空的時,從隊列中獲取元素的操作將會被阻塞,或者當隊列是滿時,往隊列里添加元素的操作會被阻塞。試圖從空的阻塞隊列中獲取元素的線程將會被阻塞,直到其他的線程往空的隊列插入新的元素。同樣,試圖往已滿的阻塞隊列中添加新元素的線程同樣也會被阻塞,直到其他的線程使隊列重新變得空閑起來。
1.新建一個 MyQueue.java 類
import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import com.xiaoleilu.hutool.util.StrUtil;
/**
* 使用 notify() 和 wait() 實現(xiàn)自定義阻塞隊列
*
* @author Yangkai.Shen
* @version 1.0
* @date 2017.08.02 at 11:51:14
*/
public class MyQueue {
// 1. 承載數(shù)據(jù)的容器
private LinkedList<Object> queue = new LinkedList<Object>();
// 2. 計數(shù)器,用于判定邊界
private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
private final int minSize = 0;
// 3. 初始化一個對象,用于加鎖
private final Object lock = new Object();
private final int maxSize;
public MyQueue(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
}
/**
* 添加一個元素到隊列中,如果隊列元素已滿,則調(diào)用此方法的線程被阻塞,直到存在多余空間了,再進行添加
*
* @param obj 添加 obj 到隊列尾部
*/
public void put(Object obj) {
synchronized (lock) {
// 1.沒有多余空間,就阻塞線程
while (count.get() == this.maxSize) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 2.添加元素
queue.add(obj);
// 3.計數(shù)器累加
count.incrementAndGet();
System.out.println(StrUtil.format("新加入的元素為:{}", obj));
// 4.喚醒其他線程(若本來元素為空,有線程調(diào)用 get 方法,那么原本被阻塞的,需要在此時被喚醒)
lock.notify();
}
}
/**
* 獲取一個元素,如果隊列元素為空,則調(diào)用此方法的線程被阻塞,直到添加新元素了,再進行獲取
*
* @return 返回隊列的第一個元素
*/
public Object get() {
Object ret = null;
synchronized (lock) {
// 1.沒有元素,就阻塞線程
while (count.get() == this.minSize) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 2.取第一個元素
ret = queue.removeFirst();
// 3.計數(shù)器遞減
count.decrementAndGet();
System.out.println(StrUtil.format("移除的元素為:{}", ret));
// 4.喚醒其他線程(若元素本來已滿,有線程調(diào)用 put 方法,那么原本被阻塞的,需要在此時被喚醒)
lock.notify();
}
return ret;
}
public int getSize() {
return this.count.get();
}
}
2.新建一個測試類 MyQueueTest.java,測試類中,我們初始化一個隊列,并將元素填滿,然后啟動一個線程 t1,去插入數(shù)據(jù),中間休眠 2s,再去啟動一個線程 t2 取數(shù)據(jù)。
import com.xiaoleilu.hutool.util.StrUtil;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MyQueueTest {
public static void main(String[] args) {
final MyQueue queue = new MyQueue(5);
queue.put("a");
queue.put("b");
queue.put("c");
queue.put("d");
queue.put("e");
System.out.println(StrUtil.format("當前隊列的長度: {}", queue.getSize()));
Thread t1 = new Thread(() -> {
queue.put("f");
queue.put("g");
queue.put("h");
}, "t1");
Thread t2 = new Thread(() -> {
queue.get();
queue.get();
});
t1.start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t2.start();
}
3.啟動測試類,查看運行結(jié)果??刂婆_如果應該出現(xiàn)的效果是,隊列先初始化完成,然后休眠 2s,接下來先取數(shù)據(jù),再插入數(shù)據(jù),則證明阻塞隊列生效。下面是控制臺運行的效果:
- 初始化隊列

- 休眠 2s 后取隊首元素,再插入隊尾元素

- 此時我們會發(fā)現(xiàn),程序還未停止,因為此時隊列已滿,但是線程
t1還未插入h元素,因此線程被阻塞著,直至下次隊列有空余空間才會被喚醒。
4.至此,一個自定義阻塞隊列就已經(jīng)實現(xiàn)了。
5.細心的朋友會發(fā)現(xiàn),我打印的 log 里用到了一個 StrUtil.format() 方法,這個和 slf4j 的 log 用法一致,可以使用占位符。這個是用到了一個國產(chǎn)良心工具類,hutool,國產(chǎn)開源,需要大家的支持,覺得好用的話,期望可以去 碼云 或者 github 上給個 Star 吧!
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