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  • 1、使用阻塞算法:使用阻塞算法的队列可以用一个锁(入队出队使用同一把锁)或两个锁(入队出队用不同的锁)等方式来实现(基于锁的算法会带来一些活跃度失败的风险。如果线程在持有锁的时候因为阻塞I/O,页面...

    在并发编程中,很多情况下需要使用线程安全的队列。而实现线程安全的队列有两种实现方式

    1、使用阻塞算法:使用阻塞算法的队列可以用一个锁(入队和出队使用同一把锁)或两个锁(入队和出队用不同的锁)等方式来实现(基于锁的算法会带来一些活跃度失败的风险。如果线程在持有锁的时候因为阻塞I/O,页面错误,或其他原因发生延迟,很可能所有的线程都不能前进了)

    2、使用非阻塞算法:使用循环CAS的方式来实现(一个线程的失败或挂起不应该影响其他线程的失败或挂起)

    *阻塞队列:当队列为空时,从队列中获取元素的操作将会被阻塞,或者当队列是满时,往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞,直到其他线程往空的队列中插入新的元素,同样,试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞,直到其他的线程使队列重新变得空闲起来

    java中常见的非阻塞队列:

    1) ConcurrentHashMap
    2) ConcurrentSkipListMap
    3) ConcurrentSkipListSet
    4) ConcurrentLinkedQueue
    5) ConcurrentLinkedDeque
    6) CopyOnWriteArrayList
    7) CopyOnWriteArraySet

     java中的阻塞队列

    ·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。 --------------------- 本文来自 nogos 的CSDN 博客 ,全文地址请点击:https://blog.csdn.net/sunxianghuang/article/details/52046150?utm_source=copy

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  • java同步队列,包括非阻塞队列阻塞队列

    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有两种方式:一种是使用阻塞算法,另一种是使用非阻塞算法。

    使用阻塞算法的队列可以用一个锁(入队和出队用同一把锁)或两个锁(入队和出队用不同的锁)等方式来实现。

    非阻塞的实现方式则可以使用循环CAS的方式来实现。

    ConcurrentLinkedQueue

    我们一起来研究一下如何使用非阻的方式来实现线程安全队列ConcurrentLinkedQueue的
    ConcurrentLinkedQueue是一个基于链接节点的无界线程安全队列,它采用先进先出的规则对节点进行排序,当我们添加一个元素的时候,它会添加到队列的尾部;当我们获取一个元素时,它会返回队列头部的元素。

    ConcurrentLinkedQueue结构

    public class ConcurrentLinkedQueue<E> extends AbstractQueue<E>
            implements Queue<E>, java.io.Serializable {
        private transient volatile Node<E> head;//头指针
        private transient volatile Node<E> tail;//尾指针
        public ConcurrentLinkedQueue() {//初始化,head=tail=(一个空的头结点)
            head = tail = new Node<E>(null);
        }
        private static class Node<E> {
            volatile E item;
            volatile Node<E> next;//内部是使用单向链表实现
            ......
        }
        ......
    }

    入队

        public boolean offer(E e) {
            checkNotNull(e);
            final Node<E> newNode = new Node<E>(e);//入队前,创建一个新节点
    
            for (Node<E> t = tail, p = t;;) {//除非插入成功并返回,否则反复循环
                Node<E> q = p.next;
                if (q == null) {
                    // p is last node
                    if (p.casNext(null, newNode)) {//利用CAS操作,将p的next指针从旧值null更新为newNode 
                        if (p != t) // hop two nodes at a time
                            casTail(t, newNode);  // Failure is OK.利用CAS操作更新tail,如果失败说明其他线程添加了元素,由其他线程负责更新tail
                        return true;
                    }
                    // Lost CAS race to another thread; re-read next 如果添加元素失败,说明其他线程添加了元素,p后移,并继续尝试
                }
                else if (p == q) //如果p被移除出链表,我们需要调整指针重新指向head,否则我们指向新的tail
                    p = (t != (t = tail)) ? t : head;
                else
                    //p指向tail或者q
                    p = (p != t && t != (t = tail)) ? t : q;
            }
        }

    casTail(cmp,value)方法用于更新tail节点。tail被设置为volatile保证可见性。

    p.casNext(cmp,value)方法用于将入队节点设置为当前队列尾节点的next节点。value也被设置为volatile。

    对于出队操作,也是使用CAS的方式循环尝试将元素从头部移除。

    因为采用CAS操作,允许多个线程并发执行,并且不会因为加锁而阻塞线程,使得并发性能更好。

    Java中的阻塞队列

    本节将介绍什么是阻塞队列,以及Java中阻塞队列的4种处理方式,并介绍Java 7中提供的7种阻塞队列,最后分析阻塞队列的一种实现方式。

    什么是阻塞队列

    阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。
    1)支持阻塞的插入方法:意思是当队列满时,队列会阻塞插入元素的线程,直到队列不满。
    2)支持阻塞的移除方法:意思是在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。
    阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是向队列里添加元素的线程,消费者是从队列里取元素的线程。阻塞队列就是生产者用来存放元素、消费者用来获取元素的容器。

    JDK 7提供了7个阻塞队列,如下。
    ·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。

    内容来自:

    《并发编程的艺术》

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  • 阻塞队列是一个队列,在数据结构中起的作用如下图: 当队列是空的,从队列中获取元素的操作将会被阻塞。 当队列是满的,从队列中添加元素的操作将会被阻塞。 试图从空的队列中获取元素的线程将会被阻塞,直到其他...

    阻塞必须要阻塞、不得不阻塞
    阻塞队列是一个队列,在数据结构中起的作用如下图:
    在这里插入图片描述
    当队列是空的,从队列中获取元素的操作将会被阻塞。
    当队列是满的,从队列中添加元素的操作将会被阻塞。
    试图从空的队列中获取元素的线程将会被阻塞,直到其他线程往空的队列插入新的元素。

    阻塞队列的用处:
    在多线程领域:所谓阻塞,在某些情况下会挂起线程(即阻塞),一旦条件满足,被挂起的线程又会自动被唤起。
    为什么需要 BlockingQueue?
    好处是我们不需要关心什么时候需要阻塞线程,什么时候需要唤醒线程,因为这一切BlockingQueue 都给你一手包办了。在 concurrent 包发布以前,在多线程环境下,我们每个程序员都必须自己去控制这些细节,尤其还要兼顾效率和线程安全,而这会给我们的程序带来不小的复杂度。

    接口架构图
    在这里插入图片描述
    常用API:
    在这里插入图片描述
    代码测试(抛出异常):

    package bq;
    import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            test1();
        }
        public static void test1(){
            ArrayBlockingQueue blockingQueue =new ArrayBlockingQueue<>(3);
            System.out.println(blockingQueue.add("q"));
            System.out.println(blockingQueue.add("b"));
            System.out.println(blockingQueue.add("c"));
            System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        }
    }
    
    Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: Queue full
    

    代码测试(返回特殊值):

    package bq;
    import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            test1();
        }
        public static void test1(){
           // 队列大小
            ArrayBlockingQueue blockingQueue =new ArrayBlockingQueue<>(3);
            System.out.println(blockingQueue.offer("a"));//true
            System.out.println(blockingQueue.offer("b"));//true
            System.out.println(blockingQueue.offer("c"));//true
            System.out.println(blockingQueue.offer("d"));//false
            System.out.println(blockingQueue.peek()); // 检测队列队首元素!
    
            System.out.println(blockingQueue.poll());//a
            System.out.println(blockingQueue.poll());//b
            System.out.println(blockingQueue.poll());//c
            System.out.println(blockingQueue.poll());//null
        }
    }
    

    代码测试(一直阻塞):

    package bq;
    import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            test1();
        }
        public static void test1() throws InterruptedException {
            // 队列大小
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
            // 一直阻塞
            blockingQueue.put("a");
            blockingQueue.put("b");
            blockingQueue.put("c");
    
            System.out.println(blockingQueue.take());//a
            System.out.println(blockingQueue.take());//b
            System.out.println(blockingQueue.take());//c
            System.out.println(blockingQueue.take());//阻塞不停止等待
        }
    }
    
    

    代码测试(超时退出):

    package bq;
    import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            test1();
        }
        public static void test1() throws InterruptedException {
            //队列大小
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    
            blockingQueue.offer("a");
            blockingQueue.offer("b");
            blockingQueue.offer("c");
            blockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS);// 等待2秒超时退出
    
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS));//等待2秒超时退出
            
        }
    }
    
    

    SynchronousQueue 同步队列
    SynchronousQueue 没有容量。
    与其他的 BlockingQueue 不同,SynchronousQueue是一个不存储元素的 BlockingQueue 。
    每一个put操作必须要等待一个take操作,否则不能继续添加元素,反之亦然。

    package bq;
    
    import java.util.concurrent.BlockingQueue;
    import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    /*
    同步队列和其他的BlockingQueue不一样,SynchronousQueue 不存储元素
    put 一个元素,必须从队列里面先take取出来,否则不能在put 进去值
    * */
    public class SynchronousQueueDemo {
        public static void main(String[] args) {
           BlockingQueue<String> blockingQueue =new SynchronousQueue<>();//同步队列
            new Thread(()->{
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put1");
                    blockingQueue.put("1");
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put2");
                    blockingQueue.put("2");
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put3");
                    blockingQueue.put("3");
    
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
            },"T1").start();
    
            new Thread(()->{
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
            },"T2").start();
    
        }
    }
    
    
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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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空空如也

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同步队列和阻塞队列