Java中ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue
ArrayBlockingQueue
用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的有界阻塞隊(duì)列。此隊(duì)列按照先進(jìn)先出(FIFO)的原則對(duì)元素進(jìn)行排序。默認(rèn)情況下不保證訪問者公平的訪問隊(duì)列,所謂公平訪問隊(duì)列是指阻塞的所有生產(chǎn)者線程或消費(fèi)者線程,當(dāng)隊(duì)列可用時(shí),可以按照阻塞的先后順序訪問隊(duì)列,即先阻塞的生產(chǎn)者線程,可以先往隊(duì)列里插入元素,先阻塞的消費(fèi)者線程,可以先從隊(duì)列里獲取元素。通常情況下為了保證公平性會(huì)降低吞吐量。
LinkedBlockingQueue
基于鏈表的阻塞隊(duì)列,同ArrayListBlockingQueue類似,此隊(duì)列按照先進(jìn)先出(FIFO)的原則對(duì)元素進(jìn)行排序,其內(nèi)部也維持著一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列(該隊(duì)列由一個(gè)鏈表構(gòu)成),當(dāng)生產(chǎn)者往隊(duì)列中放入一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí),隊(duì)列會(huì)從生產(chǎn)者手中獲取數(shù)據(jù),并緩存在隊(duì)列內(nèi)部,而生產(chǎn)者立即返回;只有當(dāng)隊(duì)列緩沖區(qū)達(dá)到最大值緩存容量時(shí)(LinkedBlockingQueue可以通過構(gòu)造函數(shù)指定該值),才會(huì)阻塞生產(chǎn)者隊(duì)列,直到消費(fèi)者從隊(duì)列中消費(fèi)掉一份數(shù)據(jù),生產(chǎn)者線程會(huì)被喚醒,反之對(duì)于消費(fèi)者這端的處理也基于同樣的原理。而LinkedBlockingQueue之所以能夠高效的處理并發(fā)數(shù)據(jù),還因?yàn)槠鋵?duì)于生產(chǎn)者端和消費(fèi)者端分別采用了獨(dú)立的鎖來控制數(shù)據(jù)同步,這也意味著在高并發(fā)的情況下生產(chǎn)者和消費(fèi)者可以并行地操作隊(duì)列中的數(shù)據(jù),以此來提高整個(gè)隊(duì)列的并發(fā)性能。
作為開發(fā)者,我們需要注意的是,如果構(gòu)造一個(gè)LinkedBlockingQueue對(duì)象,而沒有指定其容量大小,LinkedBlockingQueue會(huì)默認(rèn)一個(gè)類似無限大小的容量(Integer.MAX_VALUE),這樣的話,如果生產(chǎn)者的速度一旦大于消費(fèi)者的速度,也許還沒有等到隊(duì)列滿阻塞產(chǎn)生,系統(tǒng)內(nèi)存就有可能已被消耗殆盡了。
相同:
- LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue都是可阻塞的隊(duì)列
- 內(nèi)部都是使用ReentrantLock和Condition來保證生產(chǎn)和消費(fèi)的同步;
- 當(dāng)隊(duì)列為空,消費(fèi)者線程被阻塞;當(dāng)隊(duì)列裝滿,生產(chǎn)者線程被阻塞;
- 使用Condition的方法來同步和通信:await()和signal()
不同:
1、鎖機(jī)制不同
- LinkedBlockingQueue中的鎖是分離的,生產(chǎn)者的鎖PutLock,消費(fèi)者的鎖takeLock
- 而ArrayBlockingQueue生產(chǎn)者和消費(fèi)者使用的是同一把鎖;
2、底層實(shí)現(xiàn)機(jī)制也不同
- LinkedBlockingQueue內(nèi)部維護(hù)的是一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)。
- 在生產(chǎn)和消費(fèi)的時(shí)候,需要?jiǎng)?chuàng)建Node對(duì)象進(jìn)行插入或移除,大批量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中,其對(duì)于GC的壓力會(huì)比較大。
- 而ArrayBlockingQueue內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)數(shù)組
- 在生產(chǎn)和消費(fèi)的時(shí)候,是直接將枚舉對(duì)象插入或移除的,不會(huì)產(chǎn)生或銷毀任何額外的對(duì)象實(shí)例。
3、構(gòu)造時(shí)候的區(qū)別
- LinkedBlockingQueue有默認(rèn)的容量大小為:Integer.MAX_VALUE,當(dāng)然也可以傳入指定的容量大小
- ArrayBlockingQueue在初始化的時(shí)候,必須傳入一個(gè)容量大小的值
4、執(zhí)行clear()方法
- LinkedBlockingQueue執(zhí)行clear方法時(shí),會(huì)加上兩把鎖
5、統(tǒng)計(jì)元素的個(gè)數(shù)
- LinkedBlockingQueue中使用了一個(gè)AtomicInteger對(duì)象來統(tǒng)計(jì)元素的個(gè)數(shù),ArrayBlockingQueue則使用int類型來統(tǒng)計(jì)元素。
補(bǔ)充(Java些操使線程釋放鎖資源)
1.sleep()方法
在指定時(shí)間內(nèi)讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程暫停執(zhí)行,但不會(huì)釋放“鎖標(biāo)志”。不推薦使用。
sleep()使當(dāng)前線程進(jìn)入阻塞狀態(tài),在指定時(shí)間內(nèi)不會(huì)執(zhí)行。
2.wait()方法
在其他線程調(diào)用對(duì)象的notify或notifyAll方法前,導(dǎo)致當(dāng)前線程等待。線程會(huì)釋放掉它所占有的“鎖標(biāo)志”,從而使別的線程有機(jī)會(huì)搶占該鎖。
當(dāng)前線程必須擁有當(dāng)前對(duì)象鎖。如果當(dāng)前線程不是此鎖的擁有者,會(huì)拋出IllegalMonitorStateException異常。
喚醒當(dāng)前對(duì)象鎖的等待線程使用notify或notifyAll方法,也必須擁有相同的對(duì)象鎖,否則也會(huì)拋出IllegalMonitorStateException異常。
waite()和notify()必須在synchronized函數(shù)或synchronized block中進(jìn)行調(diào)用。如果在non-synchronized函數(shù)或non-synchronized block中進(jìn)行調(diào)用,雖然能編譯通過,但在運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生IllegalMonitorStateException的異常。
3.yield方法
暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對(duì)象。
yield()只是使當(dāng)前線程重新回到可執(zhí)行狀態(tài),所以執(zhí)行yield()的線程有可能在進(jìn)入到可執(zhí)行狀態(tài)后馬上又被執(zhí)行。
yield()只能使同優(yōu)先級(jí)或更高優(yōu)先級(jí)的線程有執(zhí)行的機(jī)會(huì)。
4.join方法
等待該線程終止。
等待調(diào)用join方法的線程結(jié)束,再繼續(xù)執(zhí)行。如:t.join();//主要用于等待t線程運(yùn)行結(jié)束,若無此句,main則會(huì)執(zhí)行完畢,導(dǎo)致結(jié)果不可預(yù)測。
join()底層就是調(diào)用wait()方法的,wait()釋放鎖資源,故join也釋放鎖資源
- 1.sleep會(huì)使當(dāng)前線程睡眠指定時(shí)間,不釋放鎖
- 2.yield會(huì)使當(dāng)前線程重回到可執(zhí)行狀態(tài),等待cpu的調(diào)度,不釋放鎖
- 3.wait會(huì)使當(dāng)前線程回到線程池中等待,釋放鎖,當(dāng)被其他線程使用notify,notifyAll喚醒時(shí)進(jìn)入可執(zhí)行狀態(tài)
- 4.當(dāng)前線程調(diào)用 某線程.join()時(shí)會(huì)使當(dāng)前線程等待某線程執(zhí)行完畢再結(jié)束,底層調(diào)用了wait,釋放鎖
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