私たちの連絡先の前で待ち行列は、優先度つきキュー、LinkedListの(LinkedListのは、デキュー・インタフェースを実装して二重リンクリスト、である)として、非ブロッキングキューです。
非ブロックキューを使用する場合は大きな問題は、このですがあります:それは現在のスレッドに詰まらせないであろう、類似したに直面して、その後、消費者は - 生産モデルは、それは追加のポリシーと、スレッド間の同期を実装する必要があるときに、ポリシー、これを覚まします実現するのは非常に面倒です。しかし、キューがそうではない、それは現在のスレッドを生成するブロックで、このようなスレッドが要素を持つブロックキューまでブロックされる場合には、空のブロッキングキューからスレッドテイク要素として、ブロックされました。キュー内の要素がある場合、ブロックされたスレッドは自動的に(私たちが目を覚ますために、書き込みコードには必要ありません)目を覚ますだろう。これは非常に便利を提供します。
いくつかの主要な方法1.ノンブロッキングキュー:
(E eを)追加:成功した場合、挿入要素は、待ち行列Eの端部に挿入され、trueを返し、挿入が失敗した場合(すなわち、キューがいっぱいになる)、それは例外がスローされます。
削除():trueを返し、成功した場合は削除キュー要素の頭部を削除し、削除が失敗した場合(キューが空である)、例外がスローされます。
プラン(E E):要素が成功した挿入した場合、キューの電子の端部に挿入trueを返しますされ、挿入が失敗した場合(つまり、キューがいっぱいになっている)、falseを返します。
世論調査():チームを削除し、最初の要素を取得し、成功した場合、キュー要素のヘッドが返され、そうでない場合はnullを返します。
PEEK():成功した場合、キュー要素のヘッドが返され、チームの最初の要素を取得し、そうでない場合はnull
一般的に推奨されないメソッドを追加し、削除し、三つの方法を提供、アンケートやPEEKを使用することを推奨し、キューをノンブロッキング。3つの方法の使用が提供していますので、世論調査やPEEK値は、成功の復帰動作によって決定され、追加の使用と、このような結果を達成することができない方法を削除しています。非ブロックキューの方法で対策を同期していないことに注意してください。
2.いくつかの主要な方法で、ブロッキングキュー:
キューをブロックすると、非ブロッキングキューの方法のほとんどは、上記の5つのメソッドは、ブロッキングキューに存在しているが、注意して含まれているキューが同期されている遮断する措置でこれらの5つのメソッド。また、ブロックキューは、他の4つの非常に有用な方法を提供します。
要素法は、キューがいっぱいの場合待って、尾を堆積させるために使用されるPUT;:(E E)を置きます
()を取る:キューが空の場合、第1の方法は、チームからの要素を取るために使用されて取る待っています。
オファー(E Eと、長いタイムアウト、TimeUnitで単位):キューが満杯である場合オファー要素法は、尾を堆積するために使用され、それが正常に偽、リターンを挿入されていない場合、制限時間に達したとき、一定時間待機し、そうでない場合trueを返します。
ポーリング(長いタイムアウト、TimeUnitで単位):ポーリング・メソッドが最初のチームからの要素を取るために使用されるキューが空の場合、制限時間に達したときに行う場合は、その後、一定時間を待って、またはnull、そうでない場合は要素が作ら。
- 例外をスローします:キューが満杯になると、あなたが要素を挿入するためにキューを下る場合、は、IllegalStateException(「キューフル」)例外がスローされます。キューから要素を取り出すときに、キューが空の場合はNoSuchElementExceptionは例外をスローします。
- 戻り値特別な値:要素がキューに挿入され、要素が成功を挿入して返し、戻り成功した場合はtrue、そうでない場合はfalseを返します。この方法は、削除する場合には、要素にはnullが返されていない場合、それは要素を返し、キューから削除されます。
- それがブロックされています:ブロックキューがいっぱいになると、生産者スレッドは、キュー要素を配置する場合は、キューが使用可能または中止に応答するまで、キューは、生産者スレッドまでブロックします。キューが空の場合、消費者のスレッドがキューから要素を取る場合は、キューが空にされなくなるまで、キューは、ライブ、消費者のスレッドをブロックされます。
- 出口タイムアウト:キューに要素を挿入プロデューサーのスレッドは、キューがあればより指定された時間よりも、いくつかの時間のためにプロデューサーのスレッドをブロックするかどうかのブロッキングキューがいっぱいになると、プロデューサーのスレッドが終了します。
II。七つの主要なブロッキングキュー
主に以下ではjava.util.concurrentパッケージ内のJava 1.5以降、申し出いくつかのブロッキングキューを、:
1.ArrayBlockingQueue:こと有界ブロッキングキュー達成するために、配列に基づいて内部は、このキューの要素が最初に第一の原理に従ってソートされた固定長データバッファ待ち行列(キューアレイからなる)(FIFO)を維持し、そして容量ArrayBlockingQueueオブジェクトを作成するときには、サイズを指定する必要があります。また、2つの整数の変数内部保持ArrayBlockingQueue、それぞれアレイ内のキューのヘッドとテールの位置を特定します。
そしてまた、デフォルト以外のフェアを非公正性と公平性を指定することもできます。キュー手段にいわゆるフェアのアクセスがブロックされたスレッドこと、従うことができますキューにアクセスするためのスレッドをブロックすることであるために、ブロックアクセスキューを。不公平が非公正を待つスレッドでキューが利用可能な場合、ブロックされたスレッドがキューへのアクセスのために競争する資格ができ、最終的にブロックされたスレッドにアクセスすることが可能であるキューを。公平性を確保するために、一般的にスループット低下。私たちは、公平な競争の場遮断するチームでの使用に次のコードを作成することができます列を。
ArrayBlockingQueue fairQueue = new ArrayBlockingQueue(1000,true); public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
this.items = new Object[capacity];
lock = new ReentrantLock(fair); //可以看出访问者的公平性是使用可重入锁实现的
notEmpty = lock.newCondition();
notFull = lock.newCondition();
}
2.LinkedBlockingQueue:基于链表实现的一个有界阻塞队列,内部维持着一个数据缓冲队列(该队列由链表构成),此队列按照先进先出的原则对元素进行排序。当生产者往队列中放入一个数据时,队列会从生产者手中获取数据,并缓存在队列内部,而生产者立即返回;只有当队列缓冲区达到最大值缓存容量时(可以通过LinkedBlockingQueue的构造函数指定该值),才会阻塞生产者队列,直到消费者从队列中消费掉一份数据,生产者线程将会被唤醒,反之对于消费者这端的处理也基于同样的原理。在创建LinkedBlockingQueue对象时如果不指定容量大小,则默认大小为Integer.MAX_VALUE。这样的话,如果生产者的速度一旦大于消费者的速度,也许还没有等到队列满阻塞产生,系统内存就有可能已经被消耗殆尽了。
LinkedBlockingQueue之所以能够高效的处理并发数据,是因为其对于生产者端和消费者端分别采用了独立的锁来控制数据同步,这也意味着在高并发的情况下生产者和消费者可以并行地操作队列中的数据,以此来提高整个队列的并发性能。
3.PriorityBlockingQueue:支持优先级排序的无界阻塞队列,以上2种队列都是先进先出队列,而PriorityBlockingQueue却不是,它会按照元素的优先级对元素进行排序,默认情况下元素采取自然顺序排列,也可以通过构造函数传入的Compator对象来决定。并且也是按照优先级顺序出队,每次出队的元素都是优先级最高的元素。在实现PriorityBlockingQueue时,内部控制线程同步的锁采用的是公平锁。需要注意的是PriorityBlockingQueue并不会阻塞数据生产者,而只是在没有可消费的数据时阻塞数据的消费者,因此使用的时候要特别注意,生产者生产数据的速度绝对不能快于消费者消费数据的速度,否则时间一长,会最终耗尽所有的可用堆内存空间。注意,此阻塞队列为无界阻塞队列,即容量没有上限(通过源码就可以知道,它没有容器满的信号标志)。
4.DelayQueue:基于PriorityQueue,一种支持延时的获取元素的无界阻塞队列,DelayQueue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也是一个无界队列,因此往队列中插入数据的操作(生产者)永远不会被阻塞,而只有获取数据的操作(消费者)才会被阻塞。
transfer()方法:如果当前有消费者正在等待接收元素(消费者使用take()方法或带时间限制的poll()方法),transfer()方法可以把生产者传入的元素立刻传输给消费者;如果没有消费者在等待接收元素,transfer()方法会将元素存放到队列的tail节点,并等到该元素被消费者消费了才返回。
transfer()方法的关键代码如下:
Node pred = tryAppend(s, haveData); return awaitMatch(s, pred, e, (how == TIMED), nanos);
第一行代码是试图把存放当前元素的s节点作为tail节点,第二行代码是让CPU自旋等待消费者消费元素。因为自旋会消耗CPU,所以自旋一定的次数后使用Thread.yield()方法来暂停当前正在执行的线程,并执行其他线程。
tryTransfer()方法:该方法是用来试探生产者传入的元素是否能直接传给消费者,如果没有消费者等待接收元素,则返回false。与transfer()方法的区别:tryTransfer()方法是立即返回(无论消费者是否接收),transfer()方法是必须等到消费者消费了才返回。对于带有时间限制的tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit)方法,则是试图把生产者传入的元素直接传给消费者,但是如果没有消费者消费该元素则等待指定的时间之后再返回,如果超时还没消费元素,则返回false,如果在超时时间内消费了元素,则返回true。
public class ArrayBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable { /** * Serialization ID. This class relies on default serialization * even for the items array, which is default-serialized, even if * it is empty. Otherwise it could not be declared final, which is * necessary here. */ private static final long serialVersionUID = -817911632652898426L; /** The queued items */ final Object[] items; /** items index for next take, poll, peek or remove */ int takeIndex; /** items index for next put, offer, or add */ int putIndex; /** Number of elements in the queue */ int count; /** Main lock guarding all access */ final ReentrantLock lock; /** Condition for waiting takes */ private final Condition notEmpty; /** Condition for waiting puts */ private final Condition notFull; transient Itrs itrs = null;
public void put(E e) throws InterruptedException { checkNotNull(e); final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly();//操作之前先上锁 try { while (count == items.length)//当队列满了 notFull.await(); //则生产者不继续添加,而是将自己阻塞,直到有消费者来消费并将自己唤醒后,才可以继续执行 enqueue(e); } finally { lock.unlock(); //释放锁 } } private void enqueue(E x) {//相当于add()方法 final Object[] items = this.items; items[putIndex] = x;//在队尾添加元素 if (++putIndex == items.length)//索引自增,如果已是最后一个位置,重新设置 putIndex = 0 putIndex = 0; count++; notEmpty.signal(); } public E take() throws InterruptedException {//由于此时并发容器已满,所以生产者生产失败,释放了锁,轮到消费者执行 final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); //操作前先上锁 try { while (count == 0)//判断容器不为空 notEmpty.await(); return dequeue();//调用该方法 } finally { lock.unlock(); } } private E dequeue() {//相当于remove() final Object[] items = this.items;//获取数组容器 E x = (E) items[takeIndex];//获取队首元素,因为ArrayBlockingQueue是先进先出队列 items[takeIndex] = null;//将该位置置空 if (++takeIndex == items.length)//索引自增,如果已是最后一个位置,重新设置 putIndex = 0 takeIndex = 0; count--;//将容器中元素个数减一 if (itrs != null) itrs.elementDequeued(); notFull.signal();//唤醒其他被阻塞的线程,由于刚才生产者因容器已满而被阻塞掉,这时候就会被该线程唤醒了,唤醒之后就可继续它的生产工作。 return x; }