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淡泊明智

 
 
 

日志

 
 

BlockingQueue详解  

2012-11-27 17:00:01|  分类: Java多线程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本例介绍一个特殊的队列:BlockingQueue,如果BlockingQueue是空的,从BlockingQueue取东西的操作将会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue进了东西才会被唤醒,同样,如果BlockingQueue是满的,任何试图往里存东西的操作也会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue里有空间时才会被唤醒继续操作。
       本例再次实现前面介绍的篮子程序,不过这个篮子中最多能放得苹果数不是1,可以随意指定。当篮子满时,生产者进入等待状态,当篮子空时,消费者等待。

       BlockingQueue定义的常用方法如下:
                add(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则抛出异常。
                offer(anObject):表示如果可能的话,将anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false。
                put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockingQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里有空间再继续
                poll(time):取走BlockingQueue里排在首位的对象,若不能立即取出,则可以等time参数规定的时间,取不到时返回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有新的对象被加入为止

       BlockingQueue有四个具体的实现类,根据不同需求,选择不同的实现类:
                ArrayBlockingQueue:规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大。其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。
                LinkedBlockingQueue:大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定。其所含的对象是以FIFO顺序排序的。
                PriorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockingQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数所带的Comparator决定的顺序
                SynchronousQueue:特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成的

       LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来,它们背后所用的数据结构不一样,导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue,但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue。

  1. import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;  
  2. import java.util.concurrent.BlockingQueue;  
  3. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  4. import java.util.concurrent.Executors;  
  5.   
  6. /** *//** 
  7. * BlockingQueue是一种特殊的Queue,若BlockingQueue是空的, 
  8. * 从BlockingQueue取东西的操作将会被阻断进入等待状态直到BlocingkQueue进了新货才会被唤醒。 
  9. * 同样,如果BlockingQueue是满的任何试图往里存东西的操作也会被阻断进入等待状态, 
  10. * 直到BlockingQueue里有新的空间才会被唤醒继续操作。 
  11. * BlockingQueue提供的方法主要有: 
  12. * add(anObject): 把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockingQueue可以容纳返回true,否则抛出IllegalStateException异常。  
  13. * offer(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockingQueue可以容纳返回true,否则返回false。  
  14. * put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockingQueue没有空间,调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里有新的空间再继续。  
  15. * poll(time):取出BlockingQueue里排在首位的对象,若不能立即取出可等time参数规定的时间。取不到时返回null。  
  16. * take():取出BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的对象被加入为止。 
  17.  
  18. * 根据不同的需要BlockingQueue有4种具体实现: 
  19. * (1)ArrayBlockingQueue:规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小。其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。  
  20. * (2)LinkedBlockingQueue:大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制, 
  21. * 若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定。其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。 
  22. * LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来,它们背后所用的数据结构不一样, 
  23. * 导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue,但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue。  
  24. * (3)PriorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockingQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数所带的Comparator决定的顺序。  
  25. * (4)SynchronousQueue:特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成的。 
  26.  
  27. * 下面是用BlockingQueue来实现Producer和Consumer的例子 
  28. */  
  29. public class BlockingQueueTest {  
  30.   
  31.     /** *//** 
  32.      * 定义装苹果的篮子 
  33.      */  
  34.     public static class Basket{  
  35.         // 篮子,能够容纳3个苹果   
  36.         BlockingQueue<String> basket = new ArrayBlockingQueue<String>(3);  
  37.           
  38.         // 生产苹果,放入篮子   
  39.         public void produce() throws InterruptedException{  
  40.             // put方法放入一个苹果,若basket满了,等到basket有位置   
  41.             basket.put("An apple");  
  42.         }  
  43.         // 消费苹果,从篮子中取走   
  44.         public String consume() throws InterruptedException{  
  45.             // get方法取出一个苹果,若basket为空,等到basket有苹果为止   
  46.             return basket.take();  
  47.         }  
  48.     }  
  49.     // 测试方法   
  50.     public static void testBasket() {  
  51.         // 建立一个装苹果的篮子   
  52.         final Basket basket = new Basket();  
  53.         // 定义苹果生产者   
  54.         class Producer implements Runnable {  
  55.             public void run() {  
  56.                 try {  
  57.                     while (true) {  
  58.                         // 生产苹果   
  59.                         System.out.println("生产者准备生产苹果:"   
  60.                                 + System.currentTimeMillis());  
  61.                         basket.produce();  
  62.                         System.out.println("生产者生产苹果完毕:"   
  63.                                 + System.currentTimeMillis());  
  64.                         // 休眠300ms   
  65.                         Thread.sleep(300);  
  66.                     }  
  67.                 } catch (InterruptedException ex) {  
  68.                 }  
  69.             }  
  70.         }  
  71.         // 定义苹果消费者   
  72.         class Consumer implements Runnable {  
  73.             public void run() {  
  74.                 try {  
  75.                     while (true) {  
  76.                         // 消费苹果   
  77.                         System.out.println("消费者准备消费苹果:"   
  78.                                 + System.currentTimeMillis());  
  79.                         basket.consume();  
  80.                         System.out.println("消费者消费苹果完毕:"   
  81.                                 + System.currentTimeMillis());  
  82.                         // 休眠1000ms   
  83.                         Thread.sleep(1000);  
  84.                     }  
  85.                 } catch (InterruptedException ex) {  
  86.                 }  
  87.             }  
  88.         }  
  89.           
  90.         ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();  
  91.         Producer producer = new Producer();  
  92.         Consumer consumer = new Consumer();  
  93.         service.submit(producer);  
  94.         service.submit(consumer);  
  95.         // 程序运行5s后,所有任务停止   
  96.         try {  
  97.             Thread.sleep(5000);  
  98.         } catch (InterruptedException e) {  
  99.         }  
  100.         service.shutdownNow();  
  101.     }  
  102.   
  103.     public static void main(String[] args) {  
  104.         BlockingQueueTest.testBasket();  
  105.     }  
  106. }  
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