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  • 阻塞队列和非阻塞队列

    千次阅读 2018-06-21 14:27:56
    1.阻塞队列和非阻塞队列的区别:阻塞队列可以阻塞,非阻塞队列不能阻塞,只能使用队列wait(),notify()进行队列消息传送。而阻塞队列当队列里面没有值时,会阻塞直到有值输入。输入也一样,当队列满的时候,会阻塞,...

    1.阻塞队列和非阻塞队列的区别:阻塞队列可以阻塞,非阻塞队列不能阻塞,只能使用队列wait(),notify()进行队列消息传送。而阻塞队列当队列里面没有值时,会阻塞直到有值输入。输入也一样,当队列满的时候,会阻塞,直到队列不为空。

    2.阻塞队列

    • ArrayBlockingQueue:基于数组实现的一个阻塞队列,在创建ArrayBlockingQueue对象时必须制定容量大小。并且可以指定公平性与非公平性,默认情况下为非公平的,即不保证等待时间最长的队列最优先能够访问队列。

    • LinkedBlockingQueue:基于链表实现的一个阻塞队列,在创建LinkedBlockingQueue对象时如果不指定容量大小,则默认大小为Integer.MAX_VALUE。

    • PriorityBlockingQueue:以上2种队列都是先进先出队列,而PriorityBlockingQueue却不是,它会按照元素的优先级对元素进行排序,按照优先级顺序出队,每次出队的元素都是优先级最高的元素。注意,此阻塞队列为无界阻塞队列,即容量没有上限(通过源码就可以知道,它没有容器满的信号标志),前面2种都是有界队列。

    • DelayQueue:基于PriorityQueue,一种延时阻塞队列,DelayQueue中的元素只有当其指定的延迟时间到了,才能够从队列中获取到该元素。DelayQueue也是一个无界队列,因此往队列中插入数据的操作(生产者)永远不会被阻塞,而只有获取数据的操作(消费者)才会被阻塞。

    3.阻塞队列和非阻塞队列的方法

    1.非阻塞队列中的几个主要方法:

    • add(E e):将元素e插入到队列末尾,如果插入成功,则返回true;如果插入失败(即队列已满),则会抛出异常;

    • remove():移除队首元素,若移除成功,则返回true;如果移除失败(队列为空),则会抛出异常;

    • offer(E e):将元素e插入到队列末尾,如果插入成功,则返回true;如果插入失败(即队列已满),则返回false;

    • poll():移除并获取队首元素,若成功,则返回队首元素;否则返回null;

    • peek():获取队首元素,若成功,则返回队首元素;否则返回null

    对于非阻塞队列,一般情况下建议使用offer、poll和peek三个方法,不建议使用add和remove方法。因为使用offer、poll和peek三个方法可以通过返回值判断操作成功与否,而使用add和remove方法却不能达到这样的效果。注意,非阻塞队列中的方法都没有进行同步措施。

    2.阻塞队列中的几个主要方法:

    阻塞队列包括了非阻塞队列中的大部分方法,上面列举的5个方法在阻塞队列中都存在,但是要注意这5个方法在阻塞队列中都进行了同步措施。

    除此之外,阻塞队列提供了另外4个非常有用的方法:

      put(E e)

      take()

      offer(E e,long timeout, TimeUnit unit)

      poll(long timeout, TimeUnit unit)

    这四个方法的理解:

      put方法用来向队尾存入元素,如果队列满,则等待;

      take方法用来从队首取元素,如果队列为空,则等待;

      offer方法用来向队尾存入元素,如果队列满,则等待一定的时间,当时间期限达到时,如果还没有插入成功,则返回false;否则返回true;

      poll方法用来从队首取元素,如果队列空,则等待一定的时间,当时间期限达到时,如果取到,则返回null;否则返回取得的元素;

    4.demo

    阻塞队列

    package com.example.demo;
    
    import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
    
    /**
     * @program: test
     * @description
     * @author: dajitui
     * @create: 2018-06-21 11:26
     **/
    public class zusheQueue {
        private int queueSize = 10;
        private ArrayBlockingQueue<Integer> queue =
                new ArrayBlockingQueue<Integer>(queueSize);
    
        public static void main(String[] args)  {
            zusheQueue test = new zusheQueue();
            Producer producer = test.new Producer();
            Consumer consumer = test.new Consumer();
    
            producer.start();
            consumer.start();
        }
    
        class Consumer extends Thread{
    
            @Override
            public void run() {
                consume();
            }
    
            private void consume() {
                while(true){
                    try {
                        queue.take();
                        System.out.println("从队列取走一个元素,队列剩余"+
                                queue.size()+"个元素");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    
        class Producer extends Thread{
    
            @Override
            public void run() {
                produce();
            }
    
            private void produce() {
                while(true){
                    try {
                        queue.put(1);
                        System.out.println("向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:"+
                                (queueSize-queue.size()));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }
    

    非阻塞队列

    package com.example.demo;
    
    import java.util.PriorityQueue;
    
    import static com.example.demo.RateLimiterDemo.A;
    
    /**
     * @program: test
     * @description
     * @author: dajitui
     * @create: 2018-06-21 10:59
     **/
    public class feizusheQueue
    {
        private int queueSize = 10;
        private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
    
        public static void main(String[] args)  {
            feizusheQueue test = new feizusheQueue  ();
            Producer producer = test.new Producer();
            Consumer consumer = test.new Consumer();
    
            producer.start();
            consumer.start();
        }
    
        class Consumer extends Thread{
    
            @Override
            public void run() {
                consume();
            }
    
            private void consume() {
                while(true){
                    synchronized (queue) {
                        while(queue.size() == 0){
                            try {
                                System.out.println("队列空,等待数据");
                                queue.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                                queue.notify();
                            }
                        }
                        queue.poll();          //每次移走队首元素
                        queue.notify();
                        System.out.println("从队列取走一个元素,队列剩余"+
                                queue.size()+"个元素");
                    }
                }
            }
        }
    
        class Producer extends Thread{
    
            @Override
            public void run() {
                produce();
            }
    
            private void produce() {
                while(true){
                    synchronized (queue) {
                        while(queue.size() == queueSize){
                            try {
                                System.out.println("队列满,等待有空余空间");
                                queue.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                                queue.notify();
                            }
                        }
                        queue.offer(1);        //每次插入一个元素
                        queue.notify();
                        System.out.println("向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:"+
                                (queueSize-queue.size()));
                    }
                }
            }
        }
    }
    

    可以看到阻塞队列不需要synchronized,或者调用wait(),notify()来进行队列交互。


    转发链接https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxNjM2MTk0Ng==&mid=2247484440&idx=1&sn=9725e182205cf7629b163ed664c74e7a&chksm=9bf4b4adac833dbbfe1a44b7397ea284fc34c3f38e3a6a344ee5beb5e71de155c484f4c1d0a8&mpshare=1&scene=2&srcid=0614mUIZXCRzz8REvuO0K4OE&from=timeline#rd




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  • 阻塞队列与非阻塞队列

    千次阅读 2017-08-14 08:48:45
    阻塞队列与非阻塞队列

    阻塞队列

    阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是:在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器,而消费者也只从容器里拿元素。

    方法\处理方式抛出异常返回特殊值一直阻塞超时退出
    插入方法 add(e) offer(e) put(e) offer(e,time,unit)
    移除方法 remove() poll() take() poll(time,unit)
    检查方法 element() peek() 不可用 不可用
    • 抛出异常:是指当阻塞队列满时候,再往队列里插入元素,会抛出IllegalStateException(“Queue full”)异常。当队列为空时,从队列里获取元素时会抛出NoSuchElementException异常 。
    • 返回特殊值:插入方法会返回是否成功,成功则返回true。移除方法,则是从队列里拿出一个元素,如果没有则返回null
    • 一直阻塞:当阻塞队列满时,如果生产者线程往队列里put元素,队列会一直阻塞生产者线程,直到拿到数据,或者响应中断退出。当队列空时,消费者线程试图从队列里take元素,队列也会阻塞消费者线程,直到队列可用。
    • 超时退出:当阻塞队列满时,队列会阻塞生产者线程一段时间,如果超过一定的时间,生产者线程就会退出。

      JDK7提供了7个阻塞队列。分别是

      • ArrayBlockingQueue :一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
      • LinkedBlockingQueue :一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
      • PriorityBlockingQueue :一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
      • DelayQueue:一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
      • SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。
      • LinkedTransferQueue:一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
      • LinkedBlockingDeque:一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

    SynchronousQueue

            SynchronousQueue是无界的,是一种无缓冲的等待队列,但是由于该Queue本身的特性,在某次添加元素后必须等待其他线程取走后才能继续添加;可以认为SynchronousQueue是一个缓存值为1的阻塞队列,但是 isEmpty()方法永远返回是true,remainingCapacity() 方法永远返回是0,remove()和removeAll() 方法永远返回是false,iterator()方法永远返回空,peek()方法永远返回null。

            声明一个SynchronousQueue有两种不同的方式,它们之间有着不太一样的行为。公平模式和非公平模式的区别:如果采用公平模式:SynchronousQueue会采用公平锁,并配合一个FIFO队列来阻塞多余的生产者和消费者,从而体系整体的公平策略;但如果是非公平模式(SynchronousQueue默认):SynchronousQueue采用非公平锁,同时配合一个LIFO队列来管理多余的生产者和消费者,而后一种模式,如果生产者和消费者的处理速度有差距,则很容易出现饥渴的情况,即可能有某些生产者或者是消费者的数据永远都得不到处理。

    LinkedBlockingQueue

            LinkedBlockingQueue是无界的,是一个无界缓存的等待队列。

            基于链表的阻塞队列,内部维持着一个数据缓冲队列(该队列由链表构成)。当生产者往队列中放入一个数据时,队列会从生产者手中获取数据,并缓存在队列内部,而生产者立即返回;只有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),才会阻塞生产者队列,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,反之对于消费者这端的处理也基于同样的原理。

            LinkedBlockingQueue之所以能够高效的处理并发数据,还因为其对于生产者端和消费者端分别采用了独立的锁来控制数据同步,这也意味着在高并发的情况下生产者和消费者可以并行地操作队列中的数据,以此来提高整个队列的并发性能。

    ArrayListBlockingQueue

             ArrayListBlockingQueue是有界的,是一个有界缓存的等待队列。
             基于数组的阻塞队列,同LinkedBlockingQueue类似,内部维持着一个定长数据缓冲队列(该队列由数组构成)。ArrayBlockingQueue内部还保存着两个整形变量,分别标识着队列的头部和尾部在数组中的位置。
             ArrayBlockingQueue在生产者放入数据和消费者获取数据,都是共用同一个锁对象,由此也意味着两者无法真正并行运行,这点尤其不同于LinkedBlockingQueue;按照实现原理来分析,ArrayBlockingQueue完全可以采用分离锁,从而实现生产者和消费者操作的完全并行运行。Doug Lea之所以没这样去做,也许是因为ArrayBlockingQueue的数据写入和获取操作已经足够轻巧,以至于引入独立的锁机制,除了给代码带来额外的复杂性外,其在性能上完全占不到任何便宜。 ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue间还有一个明显的不同之处在于,前者在插入或删除元素时不会产生或销毁任何额外的对象实例,而后者则会生成一个额外的Node对象。这在长时间内需要高效并发地处理大批量数据的系统中,其对于GC的影响还是存在一定的区别。

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  • 阻塞队列和非阻塞队列(JAVA)

    千次阅读 2019-08-11 16:36:43
    非阻塞队列2.1 代码举例2.2 ConcurrentLinkedQueue 1.阻塞队列 1.1 代码举例 1个生产者,队列元素大小为2,三个消费者消费 public class TestQueue { private int queueSize = 2; private BlockingQue...

    1.阻塞队列

    1.1 代码举例

    1个生产者,队列元素大小为2,三个消费者消费

    public class TestQueue {
        private int queueSize = 2;
        private BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>(queueSize);
    
        @Test
        public void test1() throws InterruptedException {
    
            TestQueue testQueue = new TestQueue();
            Producer producer = testQueue.new Producer();
            Consumer consumer = testQueue.new Consumer();
            Consumer consumer2 = testQueue.new Consumer();
            Consumer consumer3 = testQueue.new Consumer();
    
            producer.start();
            consumer.start();
            consumer2.start();
            consumer3.start();
    
            Thread.sleep(500000);
    
        }
    
        class Consumer extends Thread{
    
            @Override
            public void run() {
                consume();
            }
    
            private void consume() {
                String name = Thread.currentThread().getName()+"-consumer";
                while(true){
                    try {
                        System.out.println("【"+name+"】准备向队列取一个元素");
                        queue.take();
                        System.out.println("【"+name+"】从队列取走一个元素,队列剩余"+queue.size()+"个元素");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    
        class Producer extends Thread{
    
            @Override
            public void run() {
                produce();
            }
    
            private void produce() {
                String name = Thread.currentThread().getName()+"-producer";
                while(true){
                    try {
                        Thread.sleep(2000);
                        queue.put(1);
                        System.out.println("【"+name+"】向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:"+(queueSize-queue.size()));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    
    }
    

    在这里插入图片描述
    由上可知:
    1.当队列没有元素的时候,所有线程获取元素的时候,都会进行阻塞,知道队列里有元素了才继续往下执行

    1.2 LinkedBlockingQueue

    基于链表的阻塞队列,同ArrayBlockingQueue类似,其内部也是维护着一个数据缓冲队列(该队列有一个链表构成),LinkedBlockingQueue之所以能够高效的处理并发数据,是因为其内部实现采用分离锁(读写分离两个锁),从而实现生产者和消费者操作的完全并行运行。它是一个无界队列。

    2.非阻塞队列

    2.1 代码举例

    1个生产者,一个队列,三个消费者消费

    public class TestQueue2 {
    
        private ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<Integer>();
        @Test
        public void test1() throws InterruptedException {
    
    
            TestQueue2 testQueue = new TestQueue2();
            Producer producer = testQueue.new Producer();
            Consumer consumer = testQueue.new Consumer();
            Consumer consumer2 = testQueue.new Consumer();
            Consumer consumer3 = testQueue.new Consumer();
    
            producer.start();
            consumer.start();
            consumer2.start();
            consumer3.start();
    
            Thread.sleep(500000);
    
        }
    
    
    
        class Consumer extends Thread{
    
            @Override
            public void run() {
                consume();
            }
    
            private void consume() {
                String name = Thread.currentThread().getName()+"-consumer";
                Random random = new Random();
                while(true){
                    try {
                        Thread.sleep(1000*(random.nextInt(5)));
                        System.out.println("【"+name+"】准备向队列取一个元素");
                        Integer poll = queue.poll();
                        System.out.println("【"+name+"】从队列取走一个元素"+poll);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    
        class Producer extends Thread{
    
            @Override
            public void run() {
                produce();
            }
    
            private void produce() {
                String name = Thread.currentThread().getName()+"-producer";
                while(true){
                    try {
                        Thread.sleep(2000);
                        queue.offer(1);
                        System.out.println("【"+name+"】向队列取中插入一个元素)");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    
    
    }
    

    在这里插入图片描述
    由上可知:
    1.非阻塞队列,若线程从中获取元素,若没有则直接返回空,不会阻塞当前线程
    2.ConcurrentLinkedQueue的API原来.size()是要遍历一遍集合的,很慢,所以尽量要避免用size而改用isEmpty()
    3.若要用于生产者和消费者,则需要增加并发控制

    2.2 ConcurrentLinkedQueue

    是一个适用于高并发场景下的队列,通过无锁的方式,实现了高并发状态下的高性能,通常ConcurrentLikedQueue性能好于BlockingQueue。
    它是一个基于连接节点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循先进先出的原则。头是最先加入的,尾是最近加入的,该队列不允许null元素。
    ConcurrentLinkedQueue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()都是取头元素节点,区别在于前者会删除元素,后者不会

    参考:
    阻塞队列与非阻塞队列区别应用场景
    JAVA阻塞队列LinkedBlockingQueue 以及非阻塞队列ConcurrentLinkedQueue 的区别
    并发队列 ConcurrentLinkedQueue 及 BlockingQueue 接口实现的四种队列
    Java并发编程:阻塞队列
    java阻塞队列与非阻塞队列
    LinkedBlockingQueue 和 ConcurrentLinkedQueue的用法及区别
    如何理解线程安全的ConcurrentLinkedQueue队列的底层源码实现
    ConcurrentLinkedQueue非阻塞队列

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    非阻塞队列RPUSH key value [value ...]

    RPOP key

    LPUSH key value [value ...]

    LPOP key

    R/LPUSH都是后进先出操作,组合起来则是先进先出,属于非阻塞操作,即:不管有无找到指定键值都立即返回。

    阻塞队列RPUSH key value [value ...]

    BRPOP key [key ...] timeout

    LPUSH key value [value ...]

    BLPOP key [key ...] timeout

    出栈(POP)为阻塞操作,且须指定超时时间。

    适用于等待返回值的场景。

    原子操作

    适用消费确认或多次消费的场景,使用如下原子操作:RPOPLPUSH source destination

    BRPOPLPUSH source destination timeout

    被消费的键值会被放入另一个队列,可用于确认。

    RPOP LPUSH能处理左手换右手的原子性操作,从一个队列中取出键值,再放入另一个队列。

    支持阻塞/非阻塞模式。

    订阅/发布SUBSCRIBE channel [channel ...]

    PUBLISH channel message

    展开全文
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空空如也

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非阻塞队列