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阻塞队列 (BlockingQueue)是Java util.concurrent包下重要的数据结构,BlockingQueue提供了线程安全的队列访问方式:当阻塞队列进行插入数据时,如果队列已满,线程将会阻塞等待直到队列非满;从阻塞队列取数据时,如果队列已空,线程将会阻塞等待直到队列非空。并发包下很多高级同步类的实现都是基于BlockingQueue实现的。
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BlockingQueue 的操作方法
BlockingQueue 具有 4 组不同的方法用于插入、移除以及对队列中的元素进行检查。如果请求的操作不能得到立即执行的话,每个方法的表现也不同。这些方法如下:
四组不同的行为方式解释:
无法向一个 BlockingQueue 中插入 null。如果你试图插入 null,BlockingQueue 将会抛出一个 NullPointerException。
可以访问到 BlockingQueue 中的所有元素,而不仅仅是开始和结束的元素。比如说,你将一个对象放入队列之中以等待处理,但你的应用想要将其取消掉。那么你可以调用诸如 remove(o) 方法来将队列之中的特定对象进行移除。但是这么干效率并不高(译者注:基于队列的数据结构,获取除开始或结束位置的其他对象的效率不会太高),因此你尽量不要用这一类的方法,除非你确实不得不那么做。
BlockingQueue 的实现类
BlockingQueue 是个接口,你需要使用它的实现之一来使用BlockingQueue,Java.util.concurrent包下具有以下 BlockingQueue 接口的实现类:
使用例子:
阻塞队列的最长使用的例子就是生产者消费者模式,也是各种实现生产者消费者模式方式中首选的方式。使用者不用关心什么阻塞生产,什么时候阻塞消费,使用非常方便,代码如下:
package MyThread; import java.util.Random; import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class BlockingQueueTest { //生产者 public static class Producer implements Runnable{ private final BlockingQueueblockingQueue; private volatile boolean flag; private Random random; public Producer(BlockingQueue blockingQueue) { this.blockingQueue = blockingQueue; flag=false; random=new Random(); } public void run() { while(!flag){ int info=random.nextInt(100); try { blockingQueue.put(info); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" produce "+info); Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public void shutDown(){ flag=true; } } //消费者 public static class Consumer implements Runnable{ private final BlockingQueue blockingQueue; private volatile boolean flag; public Consumer(BlockingQueue blockingQueue) { this.blockingQueue = blockingQueue; } public void run() { while(!flag){ int info; try { info = blockingQueue.take(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" consumer "+info); Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public void shutDown(){ flag=true; } } public static void main(String[] args){ BlockingQueue blockingQueue = new LinkedBlockingQueue (10); Producer producer=new Producer(blockingQueue); Consumer consumer=new Consumer(blockingQueue); //创建5个生产者,5个消费者 for(int i=0;i<10;i++){ if(i<5){ new Thread(producer,"producer"+i).start(); }else{ new Thread(consumer,"consumer"+(i-5)).start(); } } try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } producer.shutDown(); consumer.shutDown(); } }
阻塞队列原理:
其实阻塞队列实现阻塞同步的方式很简单,使用的就是是lock锁的多条件(condition)阻塞控制。使用BlockingQueue封装了根据条件阻塞线程的过程,而我们就不用关心繁琐的await/signal操作了。
下面是Jdk 1.7中ArrayBlockingQueue部分代码:
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) { if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException(); //创建数组 this.items = new Object[capacity]; //创建锁和阻塞条件 lock = new ReentrantLock(fair); notEmpty = lock.newCondition(); notFull = lock.newCondition(); } //添加元素的方法 public void put(E e) throws InterruptedException { checkNotNull(e); final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); try { while (count == items.length) notFull.await(); //如果队列不满就入队 enqueue(e); } finally { lock.unlock(); } } //入队的方法 private void enqueue(E x) { final Object[] items = this.items; items[putIndex] = x; if (++putIndex == items.length) putIndex = 0; count++; notEmpty.signal(); } //移除元素的方法 public E take() throws InterruptedException { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); try { while (count == 0) notEmpty.await(); return dequeue(); } finally { lock.unlock(); } } //出队的方法 private E dequeue() { final Object[] items = this.items; @SuppressWarnings("unchecked") E x = (E) items[takeIndex]; items[takeIndex] = null; if (++takeIndex == items.length) takeIndex = 0; count--; if (itrs != null) itrs.elementDequeued(); notFull.signal(); return x;
双端阻塞队列(BlockingDeque)
concurrent包下还提供双端阻塞队列(BlockingDeque),和BlockingQueue是类似的,只不过BlockingDeque提供从任意一端插入或者抽取元素的队列。
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持创新互联。