欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  Java

Java Queue 使用总结

程序员文章站 2022-05-13 20:42:33
...
Queue概览

Java Queue 使用总结

如图所示,在并发队列上,JDK提供了2套实现,一个是以ConcurrentLinkedQueue为代表的高性能非阻塞队列,一个是以BlockingQueue接口为代表的阻塞队列,无论哪种都继承自Queue。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,而非阻塞的实现方式则可以使用循环CAS的方式来实现,下面我们来一一分析。



ConcurrentLinkedQueue

一个适用于高并发场景下的队列,通过无锁的方式(CAS+volatile),实现了高并发下的高性能,通常ConcurrentLinkedQueue的性能好于BlockingQueue。

它是一个基于链接节点的*线程安全队列,遵循先进先出的原则,头是最先加入的,尾是最近加入的,不允许加入null元素。

注意add()/offer()都是加入元素的方法,这里没有区别;poll()/peek()是取出头元素的方法,区别点在于poll会删除元素,而peek不会。

要特别注意到由于它的非阻塞性,并不像其他普通集合那样,获取队列的SIZE的方法并不是常量时间的花费,而是O(N)的,因此我们应该尽可能避免使用size()方法,可以考虑使用isEmpty()代替。

虽然使用到了CAS+VOLATILE的机制避免了锁,但是我们要明白的是,这只是保证单个操作,如peek()的安全,但是多个操作如果想保证的话,需要使用锁机制来达到同步的效果。



BlockingQueue API

入队:

offer(E e):如果队列没满,立即返回true; 如果队列满了,立即返回false-->不阻塞

put(E e):如果队列满了,一直阻塞,直到数组不满了或者线程被中断-->阻塞

offer(E e, long timeout, TimeUnit unit):在队尾插入一个元素,,如果数组已满,则进入等待,直到等待时间超时


出队:

poll():非阻塞拿数据,立即返回

take():阻塞拿数据

poll(long timeout, TimeUnit unit):带有一定超时时间的poll拿取数据



ArrayBlockingQueue

基于数组的阻塞队列实现,在其内部维护了一个定长数组,以便缓存队列中的数据对象,由于ArrayBlockingQueue内部只有一个锁对象(ReentrantLock),因此读写没有实现分离,也就意味着生产消费不能完全并行。由于长度需要定义,因此也叫有界队列。



LinkedBlockingQueue

基于链表的阻塞队列实现,同ArrayBlockingQueue类似,其内部也维持着一个数据缓冲队列(链表构成)。

LinkedBlockingQueue之所以较ArrayBlockingQueue更加高效的处理并发数据,是因为内部实现采用了2把锁,也就是实现了入队、出队分别上锁,即读写分离,从而生产者、消费者完全到达了并行。

无需定义长度,也叫*队列。当然不定义长度时,需要注意下生产者的速度和消费者的速度,因为默认情况下队列长度是Integer.MAX_VALUE。



SynchronousQueue

一个没有缓冲的队列,生产者生产的数据会直接被消费者获取到并消费。它是一个轻量级的阻塞队列,因为不具备容量,在用法上,只能是一个线程阻塞着取元素,等待另一个线程往队列里面放入一个元素,然后会被等待着的线程立即取走,其实就是实现了线程间的轻量级的单元素交换。



PriorityBlockingQueue

基于优先级的阻塞队列(优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象决定,也就是传入队列中对象必须实现Comparable接口)。

在实现PriorityBlockingQueue时,内部控制线程同步的锁采用的是公平锁,也是一个*的队列。

通俗的来说,不是先进先出的队列了,而是谁的优先级低谁先出去。那么可以思考下,是否每次add/offer都会进行一次排序呢?我们是否需要按照优先级进行全排序呢?实际上,可以大致看一看add/take方法,会了解到PriorityBlockingQueue的设计思想:在add时,并不进行排序处理,当进行take时,选择优先级最小的拿出来而已,这样既避免了在add时花费时间排序,又在take时节省了时间,因为并没有全排序,仅仅是挑选了一个优先级低的元素而已。



DelayQueue

带有延迟时间的Queue,其中的元素只有当指定的延迟时间到了,才能从队列中获取到该元素。队列中的元素必须实现Delayed接口,没有大小限制。本质上来说,是借助于PriorityBlockingQueue来实现的,以延迟时间作为优先级。延迟队列的应用场景很多,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。

相关标签: Java Queue