Java并发之阻塞队列浅析(2)

DelayQueue: 一个实现PriorityBlockingQueue实现延迟获取的无界队列,在创建元素时,可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有延时期满后才能从队列中获取元素。(DelayQueue可以运用在以下应用场景:1.缓存系统的设计:可以用DelayQueue保存缓存元素的有效期,使用一个线程循环查询DelayQueue,一旦能从DelayQueue中获取元素时,表示缓存有效期到了。2.定时任务调度。使用DelayQueue保存当天将会执行的任务和执行时间,一旦从DelayQueue中获取到任务就开始执行,从比如TimerQueue就是使用DelayQueue实现的。)

SynchronousQueue: 一个不存储元素的阻塞队列,每一个put操作必须等待take操作,否则不能添加元素。支持公平锁和非公平锁。SynchronousQueue的一个使用场景是在线程池里。Executors.newCachedThreadPool()就使用了SynchronousQueue,这个线程池根据需要(新任务到来时)创建新的线程,如果有空闲线程则会重复使用,线程空闲了60秒后会被回收。

LinkedTransferQueue: 一个由链表结构组成的无界阻塞队列,相当于其它队列,LinkedTransferQueue队列多了transfer和tryTransfer方法。

LinkedBlockingDeque: 一个由链表结构组成的双向阻塞队列。队列头部和尾部都可以添加和移除元素,多线程并发时,可以将锁的竞争最多降到一半。

阻塞队列的核心方法 

阻塞对队列的核心方法主要是插入操作操作和取出操作,如下

Java并发之阻塞队列浅析

Throws Exception 类型的插入和取出在不能立即被执行的时候就会抛出异常。

Special Value 类型的插入和取出在不能被立即执行的情况下会返回一个特殊的值(true 或者 false 或者null)

Blocked 类型的插入和取出操作在不能被立即执行的时候会阻塞线程直到可以操作的时候会被其他线程唤醒

Timed out 类型的插入和取出操作在不能立即执行的时候会被阻塞一定的时候,如果在指定的时间内没有被执行,那么会返回一个特殊值

 插入操作

boolean offer(E e):将指定元素插入此队列中(如果立即可行且不会违反容量限制),成功时返回 true,如果当前没有可用的空间,则返回 false。(本方法不阻塞当前执行方法的线程)。       

boolean  offer(E o, long timeout, TimeUnit unit):可以设定等待的时间,如果在设置的指定的时间内,还不能往队列中加入BlockingQueue,则返回false。

void put(E paramE) throws InterruptedException:将指定元素插入到此队列中里,如果队列没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到队列里里面有空间再继续执行插入操作。

public boolean add(E e): 将指定元素插入此队列中(如果立即可行且不会违反容量限制),成功时返回 true,如果当前没有可用的空间,则抛出 IllegalStateException(其实就是调用了offer方法)。

public boolean add(E e) { if (offer(e)) return true; else throw new IllegalStateException("Queue full"); }

 获取操作

poll():取走BlockingQueue里排在首位的对象,,取不到时返回null;

poll(long timeout, TimeUnit unit):在指定时间内从BlockingQueue取出一个队首的对象,队列一旦有数据可取,则立即返回队列中的数据。否则直到时间超时还没有数据可取,返回null。

take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的数据被加入; 

drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements):一次性从BlockingQueue获取所有可用的数据对象,将数据对象加入传递的集合中(还可以通过maxElements指定获取数据的个数),通过该方法,可以提升获取数据效率;不需要多次分批加锁或释放锁

阻塞队列的实现原理

    前面介绍了非阻塞队列和阻塞队列中常用的方法,下面来探讨阻塞队列的实现原理,本文以比较常用的ArrayBlockingQueue为例,其他阻塞队列实现原理根据特性会和ArrayBlockingQueue有一些差别,但是大体思路应该类似,有兴趣的朋友可自行查看其他阻塞队列的实现源码。

   首先看一下ArrayBlockingQueue的几个关键成员变量

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