淺談SynchronousQueue、LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue
分析這幾個阻塞佇列是自己在分析執行緒池的時候,發現Executors類提供的幾個靜態方法中,newCachedThreadPool()的阻塞佇列使用的
是SynchronousQueue,而剩下兩個用的是LinkedBlockingQueue,好奇為什麼不同,於是便研究了一下,寫下自己的理解:
在研究過程中,發現SynchronousQueue特別有意思,首先一些個人對這個類的理解,感覺這個同步佇列好好玩,裡面不存能東西,放不進去
也拿不出來。它的同步原理是,當生成者執行緒準備將元素放入這個佇列時,如果這時沒有消費者執行緒來,它就一直wait,等到有消費者執行緒來
了,消費者執行緒把元素取走,他就可以返回true了。同樣的,當消費者準備從這個佇列取元素時,如果這時正好有生產者執行緒來時,他就把元
素取走返回true,否則就一直在那等生產者執行緒來。下面來段正式的:
SynchronousQueue是無界的,是一種無緩衝的等待佇列。它的方法返回值特有意思:
isEmpty()方法永遠返回是true,remainingCapacity() 方法永遠返回是0,remove()和removeAll() 方法永遠返回是false,
iterator()方法永遠返回空,peek()方法永遠返回null。它非常適合於傳遞性設計,在這種設計中,在一個執行緒中執行的物件要
將某些資訊、事件或任務傳遞給在另一個執行緒中執行的物件,它就必須與該物件同步。對於正在等待的生產者和使用者執行緒而言,此類支援可
選的公平排序策略。預設情況下不保證這種排序(即預設非公平)。但是,使用公平設定為
true 所構造的佇列可保證執行緒以 FIFO 的順序
進行訪問。 公平通常會降低吞吐量,但是可以減小可變性並避免得不到服務(比如執行緒出現飢渴現象)。
注意1:它一種阻塞佇列,其中每個 put 必須等待一個 take,反之亦然。同步佇列沒有任何內部容量,甚至連一個佇列的容量都沒有。
注意2:它是執行緒安全的,是阻塞的。
注意3:不允許使用 null 元素。
注意4:公平排序策略是指呼叫put的執行緒之間,或take的執行緒之間。
LinkedBlockingQueue:
LinkedBlockingQueue是無界的,是一個無界快取的等待佇列。
基於連結串列的阻塞佇列,內部維持著一個數據緩衝佇列(該佇列由連結串列構成)。當生產者往佇列中放入一個數據時,佇列會從生產者手中獲取資料,並快取在佇列內部,而生產者立即返回;只有當佇列緩衝區達到最大值快取容量時(LinkedBlockingQueue可以通過建構函式指定該值),才會阻塞生產者佇列,直到消費者從佇列中消費掉一份資料,生產者執行緒會被喚醒,反之對於消費者這端的處理也基於同樣的原理。
ArrayBlockingQueue:
ArrayListBlockingQueue是有界的,是一個有界快取的等待佇列。
基於陣列的阻塞佇列,同LinkedBlockingQueue類似,內部維持著一個定長資料緩衝佇列(該佇列由陣列構成)。ArrayBlockingQueue內部還儲存著兩個整形變數,分別標識著佇列的頭部和尾部在陣列中的位置。
ArrayBlockingQueue在生產者放入資料和消費者獲取資料,都是共用同一個鎖物件,由此也意味著兩者無法真正並行執行,這點尤其不同於LinkedBlockingQueue;按照實現原理來分析,ArrayBlockingQueue完全可以採用分離鎖,從而實現生產者和消費者操作的完全並行執行。Doug Lea之所以沒這樣去做,也許是因為ArrayBlockingQueue的資料寫入和獲取操作已經足夠輕巧,以至於引入獨立的鎖機制,除了給程式碼帶來額外的複雜性外,其在效能上完全佔不到任何便宜。
ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue間還有一個明顯的不同之處在於,前者在插入或刪除元素時不會產生或銷燬任何額外的物件例項,而後者則會生成一個額外的Node物件。這在長時間內需要高效併發地處理大批量資料的系統中,其對於GC的影響還是存在一定的區別。
ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue是兩個最普通、最常用的阻塞佇列,一般情況下,處理多執行緒間的生產者消費者問題,使用這兩個類足以。
分析完這三個,回到最初的問題,為什麼newCachedThreadPool()用的是SynchronousQueue。
當初始maximumPool為空,或者maximumPool中當前沒有空閒執行緒時,將沒有執行緒執行Synchronize.poll(),這將失敗,此時
CachedThreadPool會建立一個新的執行緒執行任務execute()方法執行任務。
參考文章:http://blog.csdn.net/hudashi/article/details/7076814
http://blog.csdn.net/mn11201117/article/details/8671497#java