java佇列之queue用法例項分析
Queue: 基本上,一個佇列就是一個先入先出(FIFO)的資料結構
Queue介面與List、Set同一級別,都是繼承了Collection介面。LinkedList實現了Deque接 口。
Queue的實現
1、沒有實現的阻塞介面的LinkedList: 實現了java.util.Queue介面和java.util.AbstractQueue介面
內建的不阻塞佇列: PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue
PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue 類在 Collection Framework 中加入兩個具體集合實現。
ConcurrentLinkedQueue 是基於連結節點的、執行緒安全的佇列。併發訪問不需要同步。因為它在佇列的尾部新增元素並從頭部刪除它們,所以只要不需要知道佇列的大 小,ConcurrentLinkedQueue 對公共集合的共享訪問就可以工作得很好。收集關於佇列大小的資訊會很慢,需要遍歷佇列。
2)實現阻塞介面的:
java.util.concurrent 中加入了 BlockingQueue 介面和五個阻塞佇列類。它實質上就是一種帶有一點扭曲的 FIFO 資料結構。不是立即從佇列中新增或者刪除元素,執行緒執行操作阻塞,直到有空間或者元素可用。
* ArrayBlockingQueue :一個由陣列支援的有界佇列。
* LinkedBlockingQueue :一個由連結節點支援的可選有界佇列。
* PriorityBlockingQueue :一個由優先順序堆支援的無界優先順序佇列。
* DelayQueue :一個由優先順序堆支援的、基於時間的排程佇列。
* SynchronousQueue :一個利用 BlockingQueue 介面的簡單聚集(rendezvous)機制。
下表顯示了jdk1.5中的阻塞佇列的操作:
add 增加一個元索 如果佇列已滿,則丟擲一個IIIegaISlabEepeplian異常
remove 移除並返回佇列頭部的元素 如果佇列為空,則丟擲一個NoSuchElementException異常
element 返回佇列頭部的元素 如果佇列為空,則丟擲一個NoSuchElementException異常
offer 新增一個元素並返回true 如果佇列已滿,則返回false
poll 移除並返問佇列頭部的元素 如果佇列為空,則返回null
peek返回佇列頭部的元素 如果佇列為空,則返回null
put新增一個元素 如果佇列滿,則阻塞
take 移除並返回佇列頭部的元素 如果佇列為空,則阻塞
remove、element、offer、poll、peek其實是屬於Queue介面。
阻塞佇列的操作可以根據它們的響應方式分為以下三類:aad、removee和element操作在你試圖為一個已滿的佇列增加元素或從空佇列取得元素時 丟擲異常。當然,在多執行緒程式中,佇列在任何時間都可能變成滿的或空的,所以你可能想使用offer、poll、peek方法。這些方法在無法完成任務時 只是給出一個出錯示而不會丟擲異常。
注意:poll和peek方法出錯進返回null。因此,向佇列中插入null值是不合法的
最後,我們有阻塞操作put和take。put方法在佇列滿時阻塞,take方法在佇列空時阻塞。
LinkedBlockingQueue的容量是沒有上限的(說的不準確,在不指定時容量為Integer.MAX_VALUE,不要然的話在put時怎麼會受阻呢),但是也可以選擇指定其最大容量,它是基於連結串列的佇列,此佇列按 FIFO(先進先出)排序元素。
ArrayBlockingQueue在構造時需要指定容量, 並可以選擇是否需要公平性,如果公平引數被設定true,等待時間最長的執行緒會優先得到處理(其實就是通過將ReentrantLock設定為true來 達到這種公平性的:即等待時間最長的執行緒會先操作)。通常,公平性會使你在效能上付出代價,只有在的確非常需要的時候再使用它。它是基於陣列的阻塞迴圈隊 列,此佇列按 FIFO(先進先出)原則對元素進行排序。
PriorityBlockingQueue是一個帶優先順序的 佇列,而不是先進先出佇列。元素按優先順序順序被移除,該佇列也沒有上限(看了一下原始碼,PriorityBlockingQueue是對 PriorityQueue的再次包裝,是基於堆資料結構的,而PriorityQueue是沒有容量限制的,與ArrayList一樣,所以在優先阻塞 佇列上put時是不會受阻的。雖然此佇列邏輯上是無界的,但是由於資源被耗盡,所以試圖執行新增操作可能會導致 OutOfMemoryError),但是如果佇列為空,那麼取元素的操作take就會阻塞,所以它的檢索操作take是受阻的。另外,往入該佇列中的元 素要具有比較能力。
DelayQueue(基於PriorityQueue來實現的)是一個存放Delayed 元素的無界阻塞佇列,只有在延遲期滿時才能從中提取元素。該佇列的頭部是延遲期滿後儲存時間最長的 Delayed 元素。如果延遲都還沒有期滿,則佇列沒有頭部,並且poll將返回null。當一個元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一個小於或等於零的值時,則出現期滿,poll就以移除這個元素了。此佇列不允許使用 null 元素。
一個例子:
package com.yao; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class BlockingQueueTest { /** 定義裝蘋果的籃子 */ public static class Basket{ // 籃子,能夠容納3個蘋果 BlockingQueue<String> basket = new ArrayBlockingQueue<String>(3); // 生產蘋果,放入籃子 public void produce() throws InterruptedException{ // put方法放入一個蘋果,若basket滿了,等到basket有位置 basket.put("An apple"); } // 消費蘋果,從籃子中取走 public String consume() throws InterruptedException{ // get方法取出一個蘋果,若basket為空,等到basket有蘋果為止 String apple = basket.take(); return apple; } public int getAppleNumber(){ return basket.size(); } } // 測試方法 public static void testBasket() { // 建立一個裝蘋果的籃子 final Basket basket = new Basket(); // 定義蘋果生產者 class Producer implements Runnable { public void run() { try { while (true) { // 生產蘋果 System.out.println("生產者準備生產蘋果:" + System.currentTimeMillis()); basket.produce(); System.out.println("生產者生產蘋果完畢:" + System.currentTimeMillis()); System.out.println("生產完後有蘋果:"+basket.getAppleNumber()+"個"); // 休眠300ms Thread.sleep(300); } } catch (InterruptedException ex) { } } } // 定義蘋果消費者 class Consumer implements Runnable { public void run() { try { while (true) { // 消費蘋果 System.out.println("消費者準備消費蘋果:" + System.currentTimeMillis()); basket.consume(); System.out.println("消費者消費蘋果完畢:" + System.currentTimeMillis()); System.out.println("消費完後有蘋果:"+basket.getAppleNumber()+"個"); // 休眠1000ms Thread.sleep(1000); } } catch (InterruptedException ex) { } } } ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); Producer producer = new Producer(); Consumer consumer = new Consumer(); service.submit(producer); service.submit(consumer); // 程式執行10s後,所有任務停止 try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { } service.shutdownNow(); } public static void main(String[] args) { BlockingQueueTest.testBasket(); } }
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