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java队列是什么

队列是一种特殊的线性表,遵循的原则就是“先入先出”。在我们日常使用中,经常会用来并发操作数据。在并发编程中,有时候需要使用线程安全的队列。如果要实现一个线程安全的队列通常有两种方式:一种是使用阻塞队列,另一种是使用线程同步锁。

通过查看两个类的继承关系,我们可以知道,他们也是继承自AbstractQueue,实现了Serializable接口;不同的是他们同时实现了BlockingQueue接口。

简单介绍下其中的几个:

LinkedBlockingQueueLinkedBlockingQueue默认大小是Integer.MAX_VALUE,可以理解为一个缓存的有界等待队列,可以选择指定其最大容量,它是基于链表的队列,此队列按 FIFO(先进先出)排序元素。当生产者往队列中放入一个数据时,缓存在队列内部,当队列缓冲区达到最大值缓存容量时(LinkedBlockingQueue可以通过构造函数指定该值),阻塞生产者队列,直到消费者从队列中消费掉一份数据,生产者线程会被唤醒,反之对于消费者同理。

ArrayBlockingQueue在构造时需要指定容量, 并可以选择是否需要公平性,如果公平参数被设置true,等待时间最长的线程会优先得到处理(其实就是通过将ReentrantLock设置为true来 达到这种公平性的:即等待时间最长的线程会先操作)。通常,公平性会使你在性能上付出代价,只有在的确非常需要的时候再使用它。它是基于数组的阻塞循环队列,此队列按FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。

PriorityBlockingQueue是一个带优先级的 队列,而不是先进先出队列。元素按优先级顺序被移除,该队列也没有上限(看了一下源码,PriorityBlockingQueue是对 PriorityQueue的再次包装,是基于堆数据结构的,而PriorityQueue是没有容量限制的,与ArrayList一样,所以在优先阻塞 队列上put时是不会受阻的。虽然此队列逻辑上是无界的,但是由于资源被耗尽,所以试图执行添加操作可能会导致 OutOfMemoryError),但是如果队列为空,那么取元素的操作take就会阻塞,所以它的检索操作take是受阻的。另外,往入该队列中的元 素要具有比较能力。

关于ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue:

也可以理解为阻塞队列和非阻塞队列的区别:

1.LinkedBlockingQueue是使用锁机制,ConcurrentLinkedQueue是使用CAS算法,虽然LinkedBlockingQueue的底层获取锁也是使用的CAS算法。

2.关于取元素,ConcurrentLinkedQueue不支持阻塞去取元素,LinkedBlockingQueue支持阻塞的take()方法。

3.关于插入元素的性能,但在实际的使用过程中,尤其在多cpu的服务器上,有锁和无锁的差距便体现出来了,ConcurrentLinkedQueue会比LinkedBlockingQueue快很多。

生产者消费者代码:

在网上看到一个生产者消费者的小例子,对于理解阻塞队列非常有帮助,代码如下:

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 
public class BlockingQueueTest {
    public static class Basket {
        BlockingQueue basket = new ArrayBlockingQueue<>(3);
 
        private void produce() throws InterruptedException {
            basket.put("苹果");
        }
 
        private void consume() throws InterruptedException {
            basket.take();
        }
 
        private int getAppleNumber() {
            return basket.size();
        }
    }
 
    private static void testBasket() {
        final Basket basket = new Basket();
        class Producer implements Runnable {
            public void run() {
                try {
                    while (true) {
                        System.out.println("生产者开始生产苹果###");
                        basket.produce();
                        System.out.println("生产者生产苹果完毕###");
                        System.out.println("篮子中的苹果数量:" + basket.getAppleNumber() + "个");
                        Thread.sleep(300);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {}
            }
        }
 
        class Consumer implements Runnable {
            public void run() {
                try {
                    while (true) {
                        System.out.println("消费者开始消费苹果***");
                        basket.consume();
                        System.out.println("消费者消费苹果完毕***");
                        System.out.println("篮子中的苹果数量:" + basket.getAppleNumber() + "个");
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {}
            }
        }
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        Producer producer = new Producer();
        Consumer cOnsumer= new Consumer();
        service.submit(producer);
        service.submit(consumer);
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {}
        service.shutdownNow();
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueueTest.testBasket();
    }
}

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