每天一例多线程[day14]----Queue队列

关于什么时候使用MQ消息队列,什么时候使用JAVA自带队列,有一些基本的原则,如下图:


生产者:生产消息的速度很慢,缓慢地放入MQ中存储。

消费者:消费能力强,快速处理掉MQ中的消息。

这种场景下,MQ就不适合使用了,因为消费端的处理能力很强,生产者完全可以通过TCP长连接直连消费者,比如使用Netty或者Mina等框架就比较合适。

介绍集中JDK并发包下的队列:


ConcurrentLinkedQueue

是一个适用于高并发场景下的队列,通过无锁的方式实现高并发场景下的高性能,通常ConcurrentLinkedQueue,性能好于BlockingQueue。它是一个基于链接节点的无界线程安全队列,该队列元素遵循FIFO原则,头是最先加入的,尾是最近加入的,该。队列不允许null元素。

重要方法:

add()和offer(),都是加入元素的方法,在ConcurrentLinkedQueue中,这两个方法没有任何区别。

poll()和peek()都是取头部元素,区别是前者会删除元素,后者不会。

	        //高性能无阻塞线程安全无界队列:ConcurrentLinkedQueue
		ConcurrentLinkedQueue<String> q = new ConcurrentLinkedQueue<String>();
		q.offer("a");
		q.offer("b");
		q.offer("c");
		q.offer("d");
		q.add("e");
		
		System.out.println(q.poll());	//a 从头部取出元素,并从队列里删除
		System.out.println(q.size());	//4
		System.out.println(q.peek());	//b
		System.out.println(q.size());	//4

BlockingQueue接口

ArrayBlockingQueue

基于数组的有界阻塞队列实现,它的内部维护了一个定长数据,使用时必须初始化长度,来缓存队列中的数据,内部没有实现读写分离,意味着生产和消费不能完全并行。可以指定先进先出先进后出策略,

	        //数据阻塞有界队列   必须指定初始化长度
		ArrayBlockingQueue<String> array = new ArrayBlockingQueue<String>(5);//指定初始长度
		//以下是三种添加元素进入队列的方式
		array.put("a");
		array.put("b");
		array.add("c");
		array.add("d");
		array.add("e");
		//array.add("f");//java.lang.IllegalStateException: Queue full
		//3秒种内加入队列 成功则返回true,否则false
		System.out.println(array.offer("a", 3, TimeUnit.SECONDS));
LinkedBlockingQueue

基于链表的无界阻塞队列,同ArrayBlockingQueue类似,它的内部维护的是一个数据缓冲队列,该队列由链表组成,它之所以能高效处理并发数据,是因为它的内部采用了读写分离两个锁,从而实现生产者和消费者的完全并行运行。

                //阻塞无界队列  可以添加初始化参数变成有界队列,不传则是无界队列
		LinkedBlockingQueue<String> q = new LinkedBlockingQueue<String>();
		q.offer("a");
		q.offer("b");
		q.offer("c");
		q.offer("d");
		q.offer("e");
		q.add("f");
		System.out.println(q.size());//6
		//循环打印
		for (Iterator iterator = q.iterator(); iterator.hasNext();) {
			String string = (String) iterator.next();
			System.out.println(string);
		}
		
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		//drainTo方法表示从队列中取出先加入的前n个元素放入集合中 返回加入的长度
		System.out.println(q.drainTo(list, 3));
		System.out.println(list.size());
		for (String string : list) {
			System.out.println(string);
		}
SynchronousQueue

一种没有缓冲的队列,生产者生产的数据会直接被消费者获取并消费。

final SynchronousQueue<String> q = new SynchronousQueue<String>();
//		q.add("aaa");//此种队列不允许加元素  报java.lang.IllegalStateException: Queue full
		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					System.out.println(q.take());
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});
		t1.start();
		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				q.add("asdasd");
			}
		});
		t2.start();		

以上三个阻塞队列可以使用每天地铁站的人员流动限流策略来说明:

1 早上8点~9点30分,上班高峰期,地铁站空间有限(系统内存),采用ArrayBlockingQueue有界阻塞队列,当队列满的时候可以拒绝来访者,给予提示“稍后再来”。

2 早上10点~下午17点,人员流动平稳,地铁站不再限流,可以持续接纳乘客,采用LinkedBlockingQueue无界阻塞队列,只要进来就可以保证可以乘车(被消费),在一定许可的时间内宽松的实时性。

3 晚上10点~11点半,人员稀少,采用SynchronousQueue,来了直接可以乘车,队列没有容量。


PriorityBlockingQueue

基于优先级的无界阻塞队列,优先级的判断通过构造函数传入的Compare对象来决定,也就是传入队列的对象必须实现Comparable接口,在实现PriorityBlockingQueue队列时,内部控制线程采用的锁是公平锁。

举例:我们创建几个任务,通过比较任务的ID编号大小为任务进行排序,顺序表示优先级,看看取出队列中元素是按照什么优先级取出的?

public class Task implements Comparable<Task>{
	
	private int id ;
	private String name;
	public int getId() {
		return id;
	}
	public void setId(int id) {
		this.id = id;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	/**
	 * 按照升序排列
	 */
	@Override
	public int compareTo(Task task) {
		return this.id > task.id ? 1 : (this.id < task.id ? -1 : 0);  
	}
	
	public String toString(){
		return this.id + "," + this.name;
	}
	
}
public class UsePriorityBlockingQueue {

	
	public static void main(String[] args) throws Exception{
		
		
		PriorityBlockingQueue<Task> q = new PriorityBlockingQueue<Task>();
		
		Task t1 = new Task();
		t1.setId(3);
		t1.setName("id为3");
		Task t2 = new Task();
		t2.setId(4);
		t2.setName("id为4");
		Task t3 = new Task();
		t3.setId(1);
		t3.setName("id为1");
		
		//return this.id > task.id ? 1 : 0;
		q.add(t1);	//3
		q.add(t2);	//4
		q.add(t3);  //1
		
		// 1 3 4
		System.out.println("容器:" + q);
		System.out.println(q.take().getId());
		System.out.println("容器:" + q);
		System.out.println(q.take().getId());
		System.out.println(q.take().getId());
		

		
	}
}
容器:[1,id为1, 4,id为4, 3,id为3]

打印:

容器:[1,id为1, 4,id为4, 3,id为3]
1
容器:[3,id为3, 4,id为4]
3
4

说明优先级队列取出的顺序时1、3、4,从小到大的顺序.


DelayQueue

带有延迟时间的无界队列,其中的元素只有当延迟的时间到了,才能被从队列中取出。DelayQueue必须实现Delayed接口,DelayQueue是一个没有大小限制的队列,应用场景很多,比如缓存超时的数据进行移除,任务超时处理,空闲连接的关闭等等。

举例:拿网吧上网为例,甲乙丙三个人上网分别1s,5s和10s,在上机的时间内,其他人是无法抢占这三台机器进行上网,只有当这三个人的上网时间到了,才能下机被别人获取到

import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Wangmin implements Delayed {  
    
    private String name;  
    //身份证  
    private String id;  
    //截止时间  
    private long endTime;  
    //定义时间工具类
    private TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS;
      
    public Wangmin(String name,String id,long endTime){  
        this.name=name;  
        this.id=id;  
        this.endTime = endTime;  
    }  
      
    public String getName(){  
        return this.name;  
    }  
      
    public String getId(){  
        return this.id;  
    }  
      
    /** 
     * 用来判断是否到了截止时间 
     */  
    @Override  
    public long getDelay(TimeUnit unit) { 
        //return unit.convert(endTime, TimeUnit.MILLISECONDS) - unit.convert(System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    	return endTime - System.currentTimeMillis();
    }  
  
    /** 
     * 相互批较排序用 
     */  
    @Override  
    public int compareTo(Delayed delayed) {  
    	Wangmin w = (Wangmin)delayed;  
        return this.getDelay(this.timeUnit) - w.getDelay(this.timeUnit) > 0 ? 1:0;  
    }  
    
}  
import java.util.concurrent.DelayQueue;

public class WangBa implements Runnable {  
    
    private DelayQueue<Wangmin> queue = new DelayQueue<Wangmin>();  
    
    public boolean yinye =true;  
      
    public void shangji(String name,String id,int money){  
        Wangmin man = new Wangmin(name, id, 1000 * money + System.currentTimeMillis());  
        System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"交钱"+money+"块,开始上机...");  
        this.queue.add(man);  
    }  
      
    public void xiaji(Wangmin man){  
        System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"时间到下机...");  
    }  
  
    @Override  
    public void run() {  
        while(yinye){  
            try {  
                Wangmin man = queue.take();  
                xiaji(man);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
    }  
      
    public static void main(String args[]){  
        try{  
            System.out.println("网吧开始营业");  
            WangBa siyu = new WangBa();  
            Thread shangwang = new Thread(siyu);  
            shangwang.start();  
              
            siyu.shangji("路人甲", "123", 1);  
            siyu.shangji("路人乙", "234", 10);  
            siyu.shangji("路人丙", "345", 5);  
        }  
        catch(Exception e){  
            e.printStackTrace();
        }  
  
    }  
}  

打印:

网吧开始营业
网名路人甲 身份证123交钱1块,开始上机...
网名路人乙 身份证234交钱10块,开始上机...
网名路人丙 身份证345交钱5块,开始上机...
网名路人甲 身份证123时间到下机...
网名路人丙 身份证345时间到下机...
网名路人乙 身份证234时间到下机...






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