多线程下的阻塞队列特性及使用

Posted 2022-12-07 若曦`

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了多线程下的阻塞队列特性及使用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1. 队列接口的常用子接口和实现类
2. BlockingQueue(阻塞队列)
3. LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue的差别

1. 队列接口的常用子接口和实现类

2. BlockingQueue(阻塞队列)

四组API

方式	可抛出异常	不会抛出异常，有返回值=	阻塞并等待	可超时等待
添加	add	offer(返回boolean)	put	offer(timenum，timeUnit)
移除	remove	poll(返回移除的元素)	take	poll(timenum，timeUnit)
判断队列首	element	peek	-	-

(1) ArrayBlockingQueue

① 构造函数的源码解析及公平与非公平访问

ArrayBlockingQueue内部的阻塞队列是通过重入锁ReenterLock和Condition条件队列实现的，所以ArrayBlockingQueue中的元素存在公平访问与非公平访问的区别

ArrayBlockingQueue的重载构造函数，说明可以设置为公平锁或非公平锁

公平访问与非公平访问的说明

公平访问队列：被阻塞的线程按照阻塞的先后顺序访问队列，即先阻塞的线程先访问队列

而非公平队列：当队列可用时，阻塞的线程将进入争夺访问资源的竞争中，也就是说谁先抢到谁就执行，没有固定的先后顺序

非公平锁容易引起饥饿者问题，也就是有一个线程一直抢不到cpu资源而一直无法执行，这个问题在我重入锁那一章博客有详解

② 使用示例

public static void testBlockingQueue()
        BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);

        blockingQueue.add(1);
        blockingQueue.add(2);
        blockingQueue.add(3);
//        blockingQueue.add(4); //1. add()会抛出异常：java.lang.IllegalStateException: Queue full (队列已满)

        boolean offer1 = blockingQueue.offer(4); //2. offer()不会抛出异常，但会返回一个boolean值

        try 
            // 3. offer()的重载可设置添加的超时时间，如果到时间还未添加进去，则返回false;
            boolean offer2 = blockingQueue.offer(4,2, TimeUnit.SECONDS);
            System.out.println(offer1); //false
            System.out.println(offer2); //false
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
        

        blockingQueue.remove();
        blockingQueue.remove();
        blockingQueue.remove();
//        blockingQueue.remove(); //1. remove()会抛出异常，因为此时队列为空，不能再移除

        Integer poll1 = blockingQueue.poll(); //2. poll()不会抛出异常，但会返回移除的元素，为空的话则返回null

        try 
            // 3. poll()的重载可设置添加的超时时间，如果到时间还未移除元素成功，则返回null;
            Integer poll2 = blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS);
            System.out.println(poll1); //null
            System.out.println(poll2); //null
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();

③ 使用put()和take()的特性，解决生产者与消费者问题

因为put()方法在队列满的时候，会使当前线程等待，take()方法在队列空的时候，也会使当前线程等待，联合使用作用和普通的等待唤醒机制一样，同时比Condition的方式更简单

	//创建一个汉堡队列，容量设为1
    static BlockingQueue<Integer> hamburgerQueue = new ArrayBlockingQueue(1);
    public static void bounded_buffer_Problem()

        //开启50个生产者线程
        for (int i = 0; i < 50; i++) 
            new Thread(()->
                try 
                    hamburgerQueue.put(1); //使用put()向队列中添加一个汉堡 当队列满的时候，会进行等待
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生产了一个汉堡,还剩下"+hamburgerQueue.size()+"个");
                    Thread.sleep(100);
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            ,"生产者"+i).start();
        
		//开启50个消费者线程
        for (int i = 0; i < 50; i++) 
            new Thread(()->
                try 
                    hamburgerQueue.take(); //使用take()向队列中添加一个汉堡 当队列为空的时候，为进行等待
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消费了一个汉堡,还剩下"+hamburgerQueue.size()+"个");
                    Thread.sleep(100);
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            ,"消费者"+i).start();