多线程编程学习六(Java 中的阻塞队列).
介绍
阻塞队列(BlockingQueue)是指当队列满时,队列会阻塞插入元素的线程,直到队列不满;当队列空时,队列会阻塞获得元素的线程,直到队列变非空。阻塞队列就是生产者用来存放元素、消费者用来获取元素的容器。
当线程 插入/获取 动作由于队列 满/空 阻塞后,队列也提供了一些机制去处理,或抛出异常,或返回特殊值,或者线程一直等待...
方法/处理方式 | 抛出异常 | 返回特殊值 | 一直阻塞 | 超时退出 |
---|---|---|---|---|
插入方法 | add(e) | offer(e) | put(e) | offer(e, timeout, unit) |
移除方法 | remove(o) | poll() | take() | poll(timeout, unit) |
检查方法 | element() | peek() — 不移除元素 | 不可用 | 不可用 |
tips: 如果是无界阻塞队列,则 put 方法永远不会被阻塞;offer 方法始终返回 true。
Java 中的阻塞队列:
ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue 是一个用数组实现的有界阻塞队列。此队列按照先进先出(FIFO)的原则对元素进行排序,默认情况下不保证线程公平的访问。
通过可重入的独占锁 ReentrantLock 来控制并发,Condition 来实现阻塞。
public class ArrayBlockingQueueTest { /** * 1. 由于是有界阻塞队列,需要设置初始大小 * 2. 默认不保证阻塞线程的公平访问,可设置公平性 */ private static ArrayBlockingQueue<String> QUEUE = new ArrayBlockingQueue<>(2, true); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread put = new Thread(() -> { // 3. 尝试插入元素 try { QUEUE.put("java"); QUEUE.put("javaScript"); // 4. 元素已满,会阻塞线程 QUEUE.put("c++"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); put.start(); Thread take = new Thread(() -> { try { // 5. 获取一个元素 System.out.println(QUEUE.take()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); take.start(); // 6 javaScript、c++ System.out.println(QUEUE.take()); System.out.println(QUEUE.take()); } }
LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue 是一个用单向链表实现的有界阻塞队列。此队列的默认和最大长度为 Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的原则对元素进行排序。
和 ArrayBlockingQueue 一样,采用 ReentrantLock 来控制并发,不同的是它使用了两个独占锁来控制消费和生产,通过 takeLock 和 putLock 两个锁来控制生产和消费,互不干扰,只要队列未满,生产线程可以一直生产;只要队列不空,消费线程可以一直消费,不会相互因为独占锁而阻塞。
tips:因为使用了双锁,避免并发计算不准确,使用了一个 AtomicInteger 变量统计元素总量。
LinkedBlockingDeque
LinkedBlockingDeque 是一个由双向链表结构组成的有界阻塞队列,可以从队列的两端插入和移出元素。它实现了BlockingDeque接口,多了addFirst、addLast、offerFirst、offerLast、peekFirst和peekLast等方法,以 First 单词结尾的方法,表示插入、获取或移除双端队列的第一个元素。以 Last 单词结尾的方法,表示插入、获取或移除双端队列的最后一个元素。
LinkedBlockingDeque 的 Node 实现多了指向前一个节点的变量 prev,以此实现双向队列。并发控制上和 ArrayBlockingQueue 类似,采用单个 ReentrantLock 来控制并发。因为双端队列头尾都可以消费和生产,所以使用了一个共享锁。
双向阻塞队列可以运用在“工作窃取”模式中。
public class LinkedBlockingDequeTest { private static LinkedBlockingDeque<String> DEQUE = new LinkedBlockingDeque<>(2); public static void main(String[] args) { DEQUE.addFirst("java"); DEQUE.addFirst("c++"); // java System.out.println(DEQUE.peekLast()); // java System.out.println(DEQUE.pollLast()); DEQUE.addLast("php"); // c++ System.