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詳解Java中的延時隊列 DelayQueue

更新時間：2020年12月25日 09:03:16 作者：廢物大師兄

這篇文章主要介紹了Java中延時隊列 DelayQueue的相關(guān)資料，幫助大家更好的理解和使用Java，感興趣的朋友可以了解下

當(dāng)用戶超時未支付時，給用戶發(fā)提醒消息。另一種場景是，超時未付款，訂單自動取消。通常，訂單創(chuàng)建的時候可以向延遲隊列種插入一條消息，到時間自動執(zhí)行。其實，也可以用臨時表，把這些未支付的訂單放到一個臨時表中，或者Redis，然后定時任務(wù)去掃描。這里我們用延時隊列來做。RocketMQ有延時隊列，RibbitMQ也可以實現(xiàn)，Java自帶的也有延時隊列，接下來就回顧一下各種隊列。

Queue

隊列是一種集合。除了基本的集合操作以外，隊列還提供了額外的插入、提取和檢查操作。隊列的每個方法都以兩種形式存在：一種是當(dāng)操作失敗時拋異常，另一種是返回一個特定的值（null或者false，取決于具體操作）。后一種形式的插入操作是專門設(shè)計用于有界隊列實現(xiàn)的，在大多情況下，插入操作不會失敗。

隊列通常（但不一定）以FIFO（先進先出）的方式對元素進行排序。例外情況包括優(yōu)先級隊列（根據(jù)提供的比較器對元素進行排序或元素的自然排序）和LIFO隊列（或堆棧），對LIFO進行排序（后進先出）。無論使用哪種順序，隊列的開頭都是該元素，可以通過調(diào)用remove（）或poll（）將其刪除。在FIFO隊列中，所有新元素都插入隊列的尾部。其他種類的隊列可能使用不同的放置規(guī)則。每個Queue實現(xiàn)必須指定其排序?qū)傩?。無論使用哪種順序，都可以通過調(diào)用remove()或poll()來刪除隊列開頭的元素。在FIFO隊列中，所有新元素都插入到隊列的尾部。其他類型的隊列可能使用不同的放置規(guī)則。每個隊列實現(xiàn)都必須指定其排序?qū)傩浴?/p>

offer方法在可以的情況下會向隊列種插入一個元素，否則返回false。這不同于Collection.add方法，后者只能通過拋異常來添加元素。offer方法設(shè)計用于在正常情況下（而不是在例外情況下）發(fā)生故障時，例如在固定容量（或者“有界”）隊列種使用。

remove()和poll()方法刪除并返回隊頭元素。當(dāng)隊列為空時，remove()拋出異常，而poll()返回null。

element()和peek()方法返回隊頭元素。

PriorityQueue

PriorityQueue是一個無界優(yōu)先級隊列是基于優(yōu)先級堆的。優(yōu)先級隊列種的元素根據(jù)自然順序進行排序，或者通過在隊列構(gòu)建時提供的Comparator進行排序，當(dāng)然這取決于使用哪種構(gòu)造函數(shù)。優(yōu)先級隊列不允許空（null）元素。一個依賴自然順序的優(yōu)先級隊列也不允許插入不可比較的對象。

優(yōu)先級隊列的隊頭元素是最小的元素，如果有多個元素并列最小，那么隊頭是它們其中之一。

優(yōu)先級隊列是無界的，但是有一個內(nèi)部容量來控制用于在隊列上存儲元素的數(shù)組的大小。它總是至少與隊列大小一樣大。將元素添加到優(yōu)先級隊列時，其容量會自動增長

BlockingQueue

這種隊列還支持以下操作：在檢索元素時等待隊列變?yōu)榉强?，并在存儲元素時等待隊列中的空間變?yōu)榭捎谩?/p>

BlockingQueue方法有四種形式，它們以不同的方式處理操作，這些操作無法立即滿足，但將來可能會滿足：一種拋出異常，第二種返回特殊值（null或false，取決于具體操作），第三種阻塞當(dāng)前線程，直到操作成功為止；第四種阻塞當(dāng)前線程，超時則放棄。下表總結(jié)了這些方法：

阻塞隊列不接受空元素，如果你試圖add , put 或者 offer 一個null，將會拋NullPointerException。

阻塞隊列是線程安全的。所有排隊方法都使用內(nèi)部鎖或者其他形式的并發(fā)控制來保證以原子方式實現(xiàn)它們的效果。

阻塞隊列被設(shè)計主要用于生產(chǎn)者-消費者隊列。

下面是一個典型的生產(chǎn)者-消費者方案：

package com.example;

import java.text.MessageFormat;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

/**
 * @author ChengJianSheng
 * @date 2020/12/15
 */
public class Setup {
  public static void main(String[] args) {
    BlockingQueue<Bread> queue = new ArrayBlockingQueue<>(5);

    Producer p1 = new Producer(queue);
    Producer p2 = new Producer(queue);
    Consumer c1 = new Consumer(queue);
    Consumer c2 = new Consumer(queue);

    new Thread(p1, "p1").start();
    new Thread(p2, "p2").start();
    new Thread(c1, "c1").start();
    new Thread(c2, "c2").start();
  }
}

class Bread {

}

/**
 * 生產(chǎn)者
 */
class Producer implements Runnable {

  private final BlockingQueue<Bread> queue;

  public Producer(BlockingQueue<Bread> queue) {
    this.queue = queue;
  }

  @Override
  public void run() {
    try {
      while (true) {
        queue.put(produce());
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  public Bread produce() {
    try {
      Thread.sleep(Math.round(2000));
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return new Bread();
  }
}

/**
 * 消費者
 */
class Consumer implements Runnable {

  private final BlockingQueue<Bread> queue;

  public Consumer(BlockingQueue<Bread> queue) {
    this.queue = queue;
  }

  @Override
  public void run() {
    try {
      while (true) {
        consume(queue.take());
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  public void consume(Bread bread) {
    try {
      Thread.sleep(Math.round(2000));
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是用數(shù)組實現(xiàn)的有界阻塞隊列。這種隊列中的元素按FIFO（先進先出）排序。隊頭是在隊列中停留最長時間的元素。隊尾是在隊列中停留時間最短的元素。新元素插入到隊列的尾部，并且隊列檢索操作在隊列的頭部獲取元素。

這是一個經(jīng)典的“有界緩沖區(qū)”，其中固定大小的數(shù)組包含由生產(chǎn)者插入并由消費者提取的元素。創(chuàng)建后，容量將無法更改。試圖將一個元素放入一個已滿的隊列將導(dǎo)致操作阻塞；試圖從空隊列中取出一個元素也會阻塞。

這個類支持一個可選的公平性策略，用于對等待的生產(chǎn)者和消費者線程進行排序。默認(rèn)情況下，不保證這個順序。然而，將公平性設(shè)置為true的隊列將按FIFO順序授予線程訪問權(quán)。公平性通常會降低吞吐量，但會降低可變性并避免饑餓。

LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue是一個基于鏈表實現(xiàn)的可選邊界的阻塞隊列。

PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue是一個無界阻塞隊列，它使用與PriorityQueue相同的排序規(guī)則，并提供阻塞檢索操作。

DelayQueue

DelayQueue是一種由延遲元素組成的無界阻塞隊列，在該隊列中，僅當(dāng)元素的延遲到期時才可以使用該元素。隊頭是已經(jīng)過期的延遲元素，它已過期時間最長。如果沒有過期的延遲，則隊列沒有頭部，此時調(diào)用poll將返回null。當(dāng)調(diào)用元素的getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS)方法返回值小于或等于0時，就會發(fā)生過期。即使元素沒有過期，也不能用take或者poll將其刪除。

AbstractQueuedSynchronizer

AbstractQueuedSynchronizer提供了一個框架來實現(xiàn)依賴于先進先出（FIFO）等待隊列的阻塞鎖和相關(guān)的同步器（信號燈，事件等）。該類旨在為大多數(shù)依賴單個原子int值表示狀態(tài)的同步器提供有用的基礎(chǔ)。子類必須定義更改此狀態(tài)的受保護方法，并定義該狀態(tài)對于獲取或釋放此對象而言意味著什么。鑒于這些，此類中的其他方法將執(zhí)行所有排隊和阻塞機制。子類可以維護其他狀態(tài)字段，但是僅跟蹤關(guān)于同步的使用方法getState（），setState（int）和compareAndSetState（int，int）操作的原子更新的int值。