Queue接口

先看下Queue的繼承關(guān)系和其中定義的方法：

Queue繼承自Collection，Collection繼承自Iterable。

Queue有三類(lèi)主要的方法，我們用個(gè)表格來(lái)看一下他們的區(qū)別：

注意，因?yàn)閷?duì)poll和peek來(lái)說(shuō)null是有特殊含義的，所以一般來(lái)說(shuō)Queue中禁止插入null，但是在實(shí)現(xiàn)中還是有一些類(lèi)允許插入null比如LinkedList。

盡管如此，我們?cè)谑褂弥羞€是要避免插入null元素。

Queue的分類(lèi)

一般來(lái)說(shuō)Queue可以分為BlockingQueue，Deque和TransferQueue三種。

BlockingQueue

BlockingQueue是Queue的一種實(shí)現(xiàn)，它提供了兩種額外的功能：

當(dāng)當(dāng)前Queue是空的時(shí)候，從BlockingQueue中獲取元素的操作會(huì)被阻塞。當(dāng)當(dāng)前Queue達(dá)到最大容量的時(shí)候，插入BlockingQueue的操作會(huì)被阻塞。

BlockingQueue的操作可以分為下面四類(lèi)：

操作類(lèi)型Throws exceptionSpecial valueBlocksTimes outInsertadd(e)offer(e)put(e)offer(e, time, unit)Removeremove()poll()take()poll(time, unit)Examineelement()peek()not applicablenot applicable

第一類(lèi)是會(huì)拋出異常的操作，當(dāng)遇到插入失敗，隊(duì)列為空的時(shí)候拋出異常。

第二類(lèi)是不會(huì)拋出異常的操作。

第三類(lèi)是會(huì)Block的操作。當(dāng)Queue為空或者達(dá)到最大容量的時(shí)候。

第四類(lèi)是time out的操作，在給定的時(shí)間里會(huì)Block，超時(shí)會(huì)直接返回。

BlockingQueue是線程安全的Queue,可以在生產(chǎn)者消費(fèi)者模式的多線程中使用，如下所示：

class Producer implements Runnable {
   private final BlockingQueue queue;
   Producer(BlockingQueue q) { queue = q; }
   public void run() {
     try {
       while (true) { queue.put(produce()); }
     } catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}
   }
   Object produce() { ... }
 }

 class Consumer implements Runnable {
   private final BlockingQueue queue;
   Consumer(BlockingQueue q) { queue = q; }
   public void run() {
     try {
       while (true) { consume(queue.take()); }
     } catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}
   }
   void consume(Object x) { ... }
 }

 class Setup {
   void main() {
     BlockingQueue q = new SomeQueueImplementation();
     Producer p = new Producer(q);
     Consumer c1 = new Consumer(q);
     Consumer c2 = new Consumer(q);
     new Thread(p).start();
     new Thread(c1).start();
     new Thread(c2).start();
   }
 }

最后，在一個(gè)線程中向BlockQueue中插入元素之前的操作happens-before另外一個(gè)線程中從BlockQueue中刪除或者獲取的操作。

Deque

Deque是Queue的子類(lèi)，它代表double ended queue，也就是說(shuō)可以從Queue的頭部或者尾部插入和刪除元素。

同樣的，我們也可以將Deque的方法用下面的表格來(lái)表示，Deque的方法可以分為對(duì)頭部的操作和對(duì)尾部的操作：

和Queue的方法描述基本一致，這里就不多講了。

當(dāng)Deque以 FIFO (First-In-First-Out)的方法處理元素的時(shí)候，Deque就相當(dāng)于一個(gè)Queue。

當(dāng)Deque以LIFO (Last-In-First-Out)的方式處理元素的時(shí)候，Deque就相當(dāng)于一個(gè)Stack。

TransferQueue

TransferQueue繼承自BlockingQueue，為什么叫Transfer呢？因?yàn)門(mén)ransferQueue提供了一個(gè)transfer的方法，生產(chǎn)者可以調(diào)用這個(gè)transfer方法，從而等待消費(fèi)者調(diào)用take或者poll方法從Queue中拿取數(shù)據(jù)。

還提供了非阻塞和timeout版本的tryTransfer方法以供使用。

我們舉個(gè)TransferQueue實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)者消費(fèi)者的問(wèn)題。

先定義一個(gè)生產(chǎn)者：

@Slf4j
@Data
@AllArgsConstructor
class Producer implements Runnable {
    private TransferQueue<String> transferQueue;

    private String name;

    private Integer messageCount;

    public static final AtomicInteger messageProduced = new AtomicInteger();

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < messageCount; i++) {
            try {
                boolean added = transferQueue.tryTransfer( "第"+i+"個(gè)", 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
                log.info("transfered {} 是否成功: {}","第"+i+"個(gè)",added);
                if(added){
                    messageProduced.incrementAndGet();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                log.error(e.getMessage(),e);
            }
        }
        log.info("total transfered {}",messageProduced.get());
    }
}

在生產(chǎn)者的run方法中，我們調(diào)用了tryTransfer方法，等待2秒鐘，如果沒(méi)成功則直接返回。

再定義一個(gè)消費(fèi)者：

@Slf4j
@Data
@AllArgsConstructor
public class Consumer implements Runnable {

    private TransferQueue<String> transferQueue;

    private String name;

    private int messageCount;

    public static final AtomicInteger messageConsumed = new AtomicInteger();

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < messageCount; i++) {
            try {
                String element = transferQueue.take();
                log.info("take {}",element );
                messageConsumed.incrementAndGet();
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                log.error(e.getMessage(),e);
            }
        }
        log.info("total consumed {}",messageConsumed.get());
    }

}

在run方法中，調(diào)用了transferQueue.take方法來(lái)取消息。

下面先看一下一個(gè)生產(chǎn)者，零個(gè)消費(fèi)者的情況：

@Test
public void testOneProduceZeroConsumer() throws InterruptedException {

    TransferQueue<String> transferQueue = new LinkedTransferQueue<>();
    ExecutorService exService = Executors.newFixedThreadPool(10);
    Producer producer = new Producer(transferQueue, "ProducerOne", 5);

    exService.execute(producer);

    exService.awaitTermination(50000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    exService.shutdown();
}

輸出結(jié)果：

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第0個(gè) 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第1個(gè) 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第2個(gè) 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第3個(gè) 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第4個(gè) 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - total transfered 0

可以看到，因?yàn)闆](méi)有消費(fèi)者，所以消息并沒(méi)有發(fā)送成功。

再看下一個(gè)有消費(fèi)者的情況：

@Test
public void testOneProduceOneConsumer() throws InterruptedException {

    TransferQueue<String> transferQueue = new LinkedTransferQueue<>();
    ExecutorService exService = Executors.newFixedThreadPool(10);
    Producer producer = new Producer(transferQueue, "ProducerOne", 2);
    Consumer consumer = new Consumer(transferQueue, "ConsumerOne", 2);

    exService.execute(producer);
    exService.execute(consumer);

    exService.awaitTermination(50000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    exService.shutdown();
}

輸出結(jié)果：

[pool-1-thread-2] INFO com.flydean.Consumer - take 第0個(gè)

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第0個(gè) 是否成功: true

[pool-1-thread-2] INFO com.flydean.Consumer - take 第1個(gè)

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第1個(gè) 是否成功: true

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - total transfered 2

[pool-1-thread-2] INFO com.flydean.Consumer - total consumed 2

可以看到Producer和Consumer是一個(gè)一個(gè)來(lái)生產(chǎn)和消費(fèi)的。

以上就是淺談Java中的Queue家族的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java中的Queue家族的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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