java多线程系列11 juc包下的队列

队列分为两类

 阻塞队列

BlockingQueue提供如下两个支持阻塞的方法：

  （1）put(E e)： 尝试把e元素放如BlockingQueue中，如果该队列的元素已满，则阻塞该线程。

  （2）take()： 尝试从BlockingQueue的头部取出元素，如果该队列的元素已空，则阻塞该线程。

jdk实现的有以下几种：

ArrayBlockingQueue,底层是数组，有界队列

LinkedBlockingQueue,,底层是链表，无界队列

PriorityBlockingQueue,一个带优先级的队列，上put时是不会受阻的，但是如果队列为空，取元素的操作take就会阻塞。另外，往入该队列中的元 素要具有比较能力。

PriorityBlockingQueue里面存储的对象必须是实现Comparable接口。队列通过这个接口的compare方法确定对象的priority。 【下面会有代码举例说明】

SynchronousQueue 是一个没有数据缓冲的阻塞队列，（只能存储一个元素）准确的说 他不存储元素，放入元素必须等待取走以后，才能放入新的元素

    但它的特别之处在于它内部没有容器，一个生产线程，当它生产产品（即put的时候），如果当前没有人想要消费产品(即当前没有线程执行take)，此生产线程必须阻塞，等待一个消费线程调用take操作，take操作将会唤醒该生产线程，同时消费线程会获取生产线程的产品（即数据传递），这样的一个过程称为一次配对过程(当然也可以先take后put,原理是一样的)。另外他是直接使用CAS实现线程的安全访问（jdk8）。

DelayQueue, 只有在队列中的元素到期后才能取出。里面存储的对象必须实现Delayed接口，里面有两个方法【下面会有代码举例说明】

 非阻塞队列

ConcurrentLinkedQueue 性能最好，是一个无界队列

add 和 offer都是加入元素方法（没有差别）

poll和peek都是获取头元素的方法，区别在于前者会删除元素，后者不会删除

下面举例说明PriorityBlockingQueue 和 DelayQueue的用法

/**
 * PriorityBlockingQueue测试
 *
 *
 */
public class TestPriorityQueue2 {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        PriorityBlockingQueue<Student>  priorityBlockingQueue=new PriorityBlockingQueue<>();
        priorityBlockingQueue.put(new Student("stu1",2));
        priorityBlockingQueue.put(new Student("stu2",3));
        priorityBlockingQueue.put(new Student("stu3",2));
        priorityBlockingQueue.put(new Student("stu4",4));  

        System.out.println(priorityBlockingQueue.take().toString());
    }
}
 class Student implements Comparable<Student> {
    private String name;
    private  Integer age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    public Student(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

//     //正序
//    @Override
//    public int compareTo(Student o) {
//        return  this.age>o.age?1:this.age<o.age?-1:0;
//    }

    //逆序
   @Override
   public int compareTo(Student o) {
       return  this.age<o.age?1:-1;
   }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name=" + name + ", age=" + age + '}';
    }

}

　　接下来是DelayQueue，主要应用场景有以下几个

1) 关闭空闲连接。服务器中，有很多客户端的连接，空闲一段时间之后需要关闭之。
2) 缓存。缓存中的对象，超过了空闲时间，需要从缓存中移出。
3) 任务超时处理。在网络协议滑动窗口请求应答式交互时，处理超时未响应的请求。

下面举一个例子

public class Wangming implements Delayed {

	private String name;
	// 截止时间
	private long endTime;

	public Wangming(String name, String id, long endTime) {
		this.name = name;
		this.endTime = endTime;
	}

	public Wangming(String name, long endTime) {
		this.name = name;
		this.endTime = endTime;
	}

	public String getName() {
		return this.name;
	}

	/**
	 * 用来判断是否到了截止时间
	 */
	@Override
	public long getDelay(TimeUnit unit) {
		return endTime - System.currentTimeMillis();
	}

	/**
	 * 相互比较排序用，延迟队列队列头总是存储快要过期的数据
	 */
	@Override
	public int compareTo(Delayed o) {
		Wangming wangming = (Wangming) o;
		return endTime - wangming.endTime > 0 ? 1 : -1;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Wangming [name=" + name + ", endTime=" + endTime + "]";
	}

	public static void main(String[] args) {
		DelayQueue<Wangming> queue = new DelayQueue<Wangming>();
		Wangming man = new Wangming("a", 1000 * 11 + System.currentTimeMillis());
		Wangming man1 = new Wangming("b", 1000 * 3 + System.currentTimeMillis());
		Wangming man2 = new Wangming("c", 1000 * 2 + System.currentTimeMillis());
		queue.add(man);

		queue.add(man1);
		queue.add(man2);
		try {
			while (true) {
				System.out.println(queue.take());
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

　　

下面简单说明下DelayQueue的原理

DelayQueue内部的实现使用了一个优先队列。当调用DelayQueue的offer方法时，把Delayed对象加入到优先队列q中。如下：

public boolean offer(E e) {
        if (e == null)
            throw new NullPointerException();
        modCount++;
        int i = size;
        if (i >= queue.length) //长度不够扩容
            grow(i + 1);
        size = i + 1;
        if (i == 0) //还没有元素 会直接加入
            queue[0] = e;
        else  //有元素了，排序加入 加入顺序跟你的比较器有关
            siftUp(i, e);
        return true;
    }

　　关于take（)方法

 public E take() throws InterruptedException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            for (;;) {
                E first = q.peek();
                if (first == null)
                    available.await();
                else {
                    long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);
                    if (delay <= 0)
                        return q.poll();
                    first = null; // 防止内存泄漏
                    if (leader != null)
                        available.await();
                    else {
                        Thread thisThread = Thread.currentThread();
                        leader = thisThread;
                        try {
                            available.awaitNanos(delay);
                        } finally {
                            if (leader == thisThread)
                                leader = null;
                        }
                    }
                }
            }
        } finally {
            if (leader == null && q.peek() != null)
                available.signal();
            lock.unlock();
        }
    }

　　基本流程比较简单 ，主要这里需要注意2点

   first  = null  //主要是为了防止内存泄漏

   leader  减少等待时间