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java线程安全之并发Queue（十三）

2017年11月19日 23:40:23 小彬彬~ 阅读数：12092更多

所属专栏：线程安全

并发Queue

在并发的队列上jdk提供了两套实现，一个是以ConcurrentLinkedQueue为代表的高性能队列，一个是以BlockingQueue接口为代表的阻塞队列，无论在那种都继承自Queue。
如图继承Queue共有二十四个：
这里写图片描述

ConcurrentLinkedQueue

概念理解

ConcurrentLinkedQueue：是一个适用于高并发场景下的队列，通过无锁的方式，实现了高并发状态下的高性能，通常ConcurrentLinkedQueue性能好于BlockingQueueo它是一个基于链接节点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循先讲先出的原则。头是最先加入的，尾是最近加入的，该队列不允许null元素。
ConcurrentLinkedQueue重要方法：

Add()和offer()都是加入元素的方法（在ConcurrentLinkedQueue中，这两个方法投有任何区别）

Poll()和peek()都是取头元素节点，区别在于前者会删除元素，后者不会。

案例

public class UseQueue_ConcurrentLinkedQueue {


    public static void main(String[] args) throws Exception { //高性能无阻塞无界队列：ConcurrentLinkedQueue ConcurrentLinkedQueue<String> q = new ConcurrentLinkedQueue<String>(); q.offer("a"); q.offer("b"); q.offer("c"); q.offer("d"); q.add("e"); System.out.println("从头部取出元素，并从队列里删除 >> "+q.poll()); //a 从头部取出元素，并从队列里删除 System.out.println("删除后的长度 >> "+q.size()); //4 System.out.println("取出头部元素 >> "+q.peek()); //b System.out.println("长度 >> "+q.size()); //4 } }

打印结果：

从头部取出元素，并从队列里删除 >> a
删除后的长度 >> 4
取出头部元素 >> b
长度 >> 4

BlockingQueue接口

ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列实现，在ArrayBlockingQueue内部，维护了一个定长数组，以便缓存队列中的数据对象，其内部没实现读写分离，也就意味着生产和消费不能完全并行，长度是需要定义的，可以指定先讲先出或者先讲后出，也叫有界队列，在很多场合非常适合使用。

LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，同ArrayBlockingQueue类似，其内部也维持着一个数据缓冲队列〈该队列由一个链表构成），LinkedBlockingQueue之所以能够高效的处理并发数据，是因为其内部实现采用分离锁（读写分离两个锁），从而实现生产者和消费者操作的完全并行运行,他是一个无界队列。

SynchronousQueue：一种没有缓冲的队列，生产者产生的数据直接会被消费者获取并消费。

PriorityBlockingQueue：基于优先级的阻塞队列（优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象来决定，也就是说传入队列的对象必须实现Comparable接口），在实现PriorityBlockingQueue时，内部控制线程同步的锁采用的是公平锁，他也是一个无界的队列。

DelayQueue：带有延迟时间的Queue，其中的元素只有当其指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取到该元素。DelayQueue中的元素必须实现Delayed接口，DelayQueue是一个没有大小限制的队列，应用场景很多，比如对缓存超时的数据进行移除、任务超时处理、空闲连接的关闭等等。

ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、synchronousQueue案例

public class UseQueue_ConcurrentLinkedQueue {

    public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println("--------------- ArrayBlockingQueue --------------"); //阻塞队列 有长度的队列 ArrayBlockingQueue<String> array = new ArrayBlockingQueue<String>(5); array.put("a"); array.put("b"); array.add("c"); array.add("d"); array.add("e"); //array.add("f"); //返回一个布尔类型 在3秒之内能不能加入 不能返回false System.out.println(array.offer("a", 3, TimeUnit.SECONDS)); System.out.println("所有数据 >> " + array.toString()); System.out.println("--------------- LinkedBlockingQueue --------------"); //阻塞队列 无长度限制队列 LinkedBlockingQueue<String> q = new LinkedBlockingQueue<String>(); q.offer("a"); q.offer("b"); q.offer("c"); q.offer("d"); q.offer("e"); q.add("f"); System.out.println("总长度 >> "+q.size()); for (Iterator iterator = q.iterator(); iterator.hasNext(); ) { String string = (String) iterator.next(); System.out.print(string+" -- "); } System.out.println(); List<String> list = new ArrayList<String>(); //在 q 的队列中取三个元素放到list 队列里 System.out.println(q.drainTo(list, 3)); System.out.println("取出LinkedBlockingQueue数据放到list列表的长度为 >> "+list.size()); for (String string : list) { System.out.print(string + " -- "); } System.out.println(); System.out.println("--------------- SynchronousQueue --------------"); final SynchronousQueue<String> q1 = new SynchronousQueue<String>(); Thread t1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取数据 "+ q1.take()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); t1.start(); Thread t2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { q1.add("b"); System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"加入数据 b"); } }); t2.start(); } }

打印结果

--------------- ArrayBlockingQueue -------------- false 所有数据 >> [a, b, c, d, e] --------------- LinkedBlockingQueue -------------- 总长度 >> 6 a -- b -- c -- d -- e -- f -- 3 取出LinkedBlockingQueue数据放到list列表的长度为 >> 3 a -- b -- c -- --------------- SynchronousQueue -------------- Thread-1加入数据 b Thread-0取数据 b

PriorityBlockingQueue 案例

Task.java

public class Task implements Comparable<Task>{ private int id ; private String name; public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } @Override public int compareTo(Task task) { return this.id > task.id ? 1 : (this.id < task.id ? -1 : 0); } public String toString(){ return this.id + "," + this.name; } }

UsePriorityBlockingQueue.java

public class UsePriorityBlockingQueue {


    public static void main(String[] args) throws Exception{ PriorityBlockingQueue<Task> q2 = new PriorityBlockingQueue<Task>(); Task t1 = new Task(); t1.setId(3); t1.setName("id为3"); Task t2 = new Task(); t2.setId(4); t2.setName("id为4"); Task t3 = new Task(); t3.setId(1); t3.setName("id为1"); Task t4 = new Task(); t4.setId(2); t4.setName("id为2"); //return this.id > task.id ? 1 : 0; q2.add(t1); //3 q2.add(t2); //4 q2.add(t3); //1 q2.add(t4); // 1 3 4 //第一次取值时候是取最小的后面不做排序 System.out.println("容器：" + q2); //[1,id为1, 2,id为2, 3,id为3, 4,id为4] //拿出一个元素后 又会取一个最小的出来 放在第一个 System.out.println(q2.take().getId()); System.out.println("容器：" + q2); //[2,id为2, 4,id为4, 3,id为3] System.out.println(q2.take().getId()); System.out.println("容器：" + q2); //[3,id为3, 4,id为4] } }

打印结果

容器：[1,id为1, 2,id为2, 3,id为3, 4,id为4] 1 容器：[2,id为2, 4,id为4, 3,id为3] 2 容器：[3,id为3, 4,id为4]

DelayQueue 案例

Wangmin.java

public class Wangmin implements Delayed { private String name; //身份证 private String id; //截止时间 private long endTime; //定义时间工具类 private TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS; public Wangmin(String name,String id,long endTime){ this.name=name; this.id=id; this.endTime = endTime; } public String getName(){ return this.name; } public String getId(){ return this.id; } /** * 用来判断是否到了截止时间 */ @Override public long getDelay(TimeUnit unit) { //return unit.convert(endTime, TimeUnit.MILLISECONDS) - unit.convert(System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS); return endTime - System.currentTimeMillis(); } /** * 相互批较排序用 */ @Override public int compareTo(Delayed delayed) { Wangmin w = (Wangmin)delayed; return this.getDelay(this.timeUnit) - w.getDelay(this.timeUnit) > 0 ? 1:0; } }

WangBa.java

public class WangBa implements Runnable { private DelayQueue<Wangmin> queue = new DelayQueue<Wangmin>(); public boolean yinye =true; public void shangji(String name,String id,int money){ Wangmin man = new Wangmin(name, id, 1000 * money + System.currentTimeMillis()); System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"交钱"+money+"块,开始上机..."); this.queue.add(man); } public void xiaji(Wangmin man){ System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"时间到下机..."); } @Override public void run() { while(yinye){ try { Wangmin man = queue.take(); xiaji(man); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } public static void main(String args[]){ try{ System.out.println("网吧开始营业"); WangBa siyu = new WangBa(); Thread shangwang = new Thread(siyu); shangwang.start(); siyu.shangji("路人甲", "123", 1); siyu.shangji("路人乙", "234", 10); siyu.shangji("路人丙", "345", 5); } catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } }

打印结果：

网吧开始营业
网名路人甲 身份证123交钱1块,开始上机...
网名路人乙 身份证234交钱10块,开始上机... 网名路人丙 身份证345交钱5块,开始上机... 网名路人甲 身份证123时间到下机... 网名路人丙 身份证345时间到下机... 网名路人乙 身份证234时间到下机...

BlockingQueue 接口的重要方法

放入数据：

offer(anObject):表示如果可能的话，将anObject加到BlockingQueue里，即如果BlockingQueue 可以容纳，则返回true，否则返回false．（本方法不阻蹇当前执行方法的线程）

offer(E 0，long timeout, TimeUnit unit),可以设定等待的时间，如果在指定的时间内，还不能往队列中加入BlockingQueue,则返回失败。

put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里，如果BlockQueue没有空间，则调用此方法的线程被阻断直到BlokingQue里面有空间再继续，

获取数据：

poll(time)：取走BlokingQueue里排在首位的对象，若不能立即取出，则可以等time参数规定的时间，取不到时返回null

poll(long timeout, Timeunit unit):从blockingQueue取出一个队首的对象，如果在指定时间内，队列一旦有数据可取，则立即返回队列中的数据。否则知道时间超时还没有数据可取，返回失败。

take()：取走引BlockinQueue里排在首位的对象，若BlockingQueue为空，阻断进入等待状态直到BlckingQueue有新的数据被加入；

drainTo()：一次性从BlockingQueue获取所有可用的数据对象（还可以指定获取数据的个数），通过该方法，可以提升获取数据效率：不需要多次分批加锁或释放锁。

Deque 双端队列

Deque允许在队列的头部活尾部进行出队和入队操作。

LinkedBlockingDeque是一个线程安全的双端队列实现，可以说他是最为复杂的一种队列，在内部实现维护了前端和后端节点，但是其没有实现读写分离，因此同一时间只能有一个线程对其讲行操作。在高并发中性能要远低于其他引。BlockingQueue。更要低于ConcurrentLinkedQueue，布jdk早期有一个非线程安全的Deque就是ArryDeque了， java6里添加了LinkBlockingDeque来弥补多线程场景下线程安全的问题。

案例

public class UseDeque {

    public static void main(String[] args) { LinkedBlockingDeque<String> dq = new LinkedBlockingDeque<String>(10); dq.addFirst("a"); dq.addFirst("b"); dq.addFirst("c"); dq.addFirst("d"); dq.addFirst("e"); dq.addLast("f"); dq.addLast("g"); dq.addLast("h"); dq.addLast("i"); dq.addLast("j"); //dq.offerFirst("k"); System.out.println("查看头元素：" + dq.peekFirst()); System.out.println("获取尾元素：" + dq.pollLast()); Object [] objs = dq.toArray(); for (int i = 0; i < objs.length; i++) { System.out.print(objs[i] + " -- "); } } }

打印结果：

查看头元素：e
获取尾元素：j
e -- d -- c -- b -- a -- f -- g -- h -- i --

LinkedBlockingDeque 方法说明

// 创建一个容量为 Integer.MAX_VALUE 的 LinkedBlockingDeque。
LinkedBlockingDeque()
// 创建一个容量为 Integer.MAX_VALUE 的 LinkedBlockingDeque，最初包含给定 collection 的元素，以该 collection 迭代器的遍历顺序添加。
LinkedBlockingDeque(Collection<? extends E> c)
// 创建一个具有给定（固定）容量的 LinkedBlockingDeque。
LinkedBlockingDeque(int capacity)
// 在不违反容量限制的情况下，将指定的元素插入此双端队列的末尾。 boolean add(E e) // 如果立即可行且不违反容量限制，则将指定的元素插入此双端队列的开头；如果当前没有空间可用，则抛出 IllegalStateException。 void addFirst(E e) // 如果立即可行且不违反容量限制，则将指定的元素插入此双端队列的末尾；如果当前没有空间可用，则抛出 IllegalStateException。 void addLast(E e) // 以原子方式 (atomically) 从此双端队列移除所有元素。 void clear() // 如果此双端队列包含指定的元素，则返回 true。 boolean contains(Object o) // 返回在此双端队列的元素上以逆向连续顺序进行迭代的迭代器。 Iterator<E> descendingIterator() // 移除此队列中所有可用的元素，并将它们添加到给定 collection 中。 int drainTo(Collection<? super E> c) // 最多从此队列中移除给定数量的可用元素，并将这些元素添加到给定 collection 中。 int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements) // 获取但不移除此双端队列表示的队列的头部。 E element() // 获取，但不移除此双端队列的第一个元素。 E getFirst() // 获取，但不移除此双端队列的最后一个元素。 E getLast() // 返回在此双端队列元素上以恰当顺序进行迭代的迭代器。 Iterator<E> iterator() // 如果立即可行且不违反容量限制，则将指定的元素插入此双端队列表示的队列中（即此双端队列的尾部），并在成功时返回 true；如果当前没有空间可用，则返回 false。 boolean offer(E e) // 将指定的元素插入此双端队列表示的队列中（即此双端队列的尾部），必要时将在指定的等待时间内一直等待可用空间。 boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) // 如果立即可行且不违反容量限制，则将指定的元素插入此双端队列的开头，并在成功时返回 true；如果当前没有空间可用，则返回 false。 boolean offerFirst(E e) // 将指定的元素插入此双端队列的开头，必要时将在指定的等待时间内等待可用空间。 boolean offerFirst(E e, long timeout, TimeUnit unit) // 如果立即可行且不违反容量限制，则将指定的元素插入此双端队列的末尾，并在成功时返回 true；如果当前没有空间可用，则返回 false。 boolean offerLast(E e) // 将指定的元素插入此双端队列的末尾，必要时将在指定的等待时间内等待可用空间。 boolean offerLast(E e, long timeout, TimeUnit unit) // 获取但不移除此双端队列表示的队列的头部（即此双端队列的第一个元素）；如果此双端队列为空，则返回 null。 E peek() // 获取，但不移除此双端队列的第一个元素；如果此双端队列为空，则返回 null。 E peekFirst() // 获取，但不移除此双端队列的最后一个元素；如果此双端队列为空，则返回 null。 E peekLast() // 获取并移除此双端队列表示的队列的头部（即此双端队列的第一个元素）；如果此双端队列为空，则返回 null。 E poll() // 获取并移除此双端队列表示的队列的头部（即此双端队列的第一个元素），如有必要将在指定的等待时间内等待可用元素。 E poll(long timeout, TimeUnit unit) // 获取并移除此双端队列的第一个元素；如果此双端队列为空，则返回 null。 E pollFirst() // 获取并移除此双端队列的第一个元素，必要时将在指定的等待时间等待可用元素。 E pollFirst(long timeout, TimeUnit unit) // 获取并移除此双端队列的最后一个元素；如果此双端队列为空，则返回 null。 E pollLast() // 获取并移除此双端队列的最后一个元素，必要时将在指定的等待时间内等待可用元素。 E pollLast(long timeout, TimeUnit unit) // 从此双端队列所表示的堆栈中弹出一个元素。 E pop() // 将元素推入此双端队列表示的栈。 void push(E e) // 将指定的元素插入此双端队列表示的队列中（即此双端队列的尾部），必要时将一直等待可用空间。 void put(E e) // 将指定的元素插入此双端队列的开头，必要时将一直等待可用空间。 void putFirst(E e) // 将指定的元素插入此双端队列的末尾，必要时将一直等待可用空间。 void putLast(E e) // 返回理想情况下（没有内存和资源约束）此双端队列可不受阻塞地接受的额外元素数。 int remainingCapacity() // 获取并移除此双端队列表示的队列的头部。 E remove() // 从此双端队列移除第一次出现的指定元素。 boolean remove(Object o) // 获取并移除此双端队列第一个元素。 E removeFirst() // 从此双端队列移除第一次出现的指定元素。 boolean removeFirstOccurrence(Object o) // 获取并移除此双端队列的最后一个元素。 E removeLast() // 从此双端队列移除最后一次出现的指定元素。 boolean removeLastOccurrence(Object o) // 返回此双端队列中的元素数。 int size() // 获取并移除此双端队列表示的队列的头部（即此双端队列的第一个元素），必要时将一直等待可用元素。 E take() // 获取并移除此双端队列的第一个元素，必要时将一直等待可用元素。 E takeFirst() // 获取并移除此双端队列的最后一个元素，必要时将一直等待可用元素。 E takeLast() // 返回以恰当顺序（从第一个元素到最后一个元素）包含此双端队列所有元素的数组。 Object[] toArray() // 返回以恰当顺序包含此双端队列所有元素的数组；返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。 <T> T[] toArray(T[] a) // 返回此 collection 的字符串表示形式。 String toString()

源代码：https://github.com/hfbin/Thread_Socket/tree/master/Thread/coll013

from: https://blog.csdn.net/qq_33524158/article/details/78578370