java中DelayQueue的一个使用陷阱分析

Posted noodleprince

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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java中DelayQueue的一个使用陷阱分析相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

最近工作中有接触到DelayQueue,网上搜索资料的时候发现一篇文章谈到DelayQueue的坑。点击打开链接

文中已经总结了遇到坑的地方,还有解决方案。不过我第一眼看一下没弄明白为什么,所以翻了翻源码深究了一下,下面把这个坑的原因以及原理分析一下。

 

首先是DelayQueue的take()方法:

 1     public E take() throws InterruptedException {
 2         final ReentrantLock lock = this.lock;
 3         lock.lockInterruptibly();
 4         try {
 5             for (;;) {
 6                 E first = q.peek();
 7                 if (first == null)
 8                     available.await();
 9                 else {
10                     long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);    // 1
11                     if (delay <= 0)
12                         return q.poll();
13                     first = null; // don‘t retain ref while waiting
14                     if (leader != null)
15                         available.await();
16                     else {
17                         Thread thisThread = Thread.currentThread();
18                         leader = thisThread;
19                         try {
20                             available.awaitNanos(delay);    // 2
21                         } finally {
22                             if (leader == thisThread)
23                                 leader = null;
24                         }
25                     }
26                 }
27             }
28         } finally {
29             if (leader == null && q.peek() != null)
30                 available.signal();
31             lock.unlock();
32         }
33     }

 

首先看到注释2,这是一个带时间的await方法,时间单位是纳秒,传入的参数delay是从注释1通过调用first对象的getDelay方法获取的。first对象是E类型的,E是一个实现了Delayed接口的泛型。

这里看看接口Delayed的源码:

 1 public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
 2 
 3     /**
 4      * Returns the remaining delay associated with this object, in the
 5      * given time unit.
 6      *
 7      * @param unit the time unit
 8      * @return the remaining delay; zero or negative values indicate
 9      * that the delay has already elapsed
10      */
11     long getDelay(TimeUnit unit);
12 }

 

就只有一个getDelay(TimeUnit)方法,它返回的指定的TimeUnit的时间长度。显然,具体的实现类要实现该方法才行。

 

那么来看一下具体的getDelay(TimeUnit)方法的实现吧,我看了几篇文章,基本上大同小异,都是如下这般实现的:

1     public long getDelay(TimeUnit unit) {
2         return unit.convert(this.expire - System.currentTimeMillis() , TimeUnit.MILLISECONDS);
3     }

 

原博主很贴心的提醒了,这个地方convert方法的第二个参数,应该要使用TimeUnit.MILLISECONDS而不是TimeUnit.NANOSECONDS(虽然不管使用什么时间单位都不会导致程序出现错误的结果,但是用错了时间单位的话,CPU可就遭殃了)。那么为什么会一定要强调要使用MILLISECONDS这个单位呢?

继续看看convert方法的源码吧,在TimeUnit枚举类中,定义了若干时间单位,他们有各自的convert方法的实现,先来看看TimeUnit.NANOSECONDS的:

 1     NANOSECONDS {
 2         public long toNanos(long d)   { return d; }
 3         public long toMicros(long d)  { return d/(C1/C0); }
 4         public long toMillis(long d)  { return d/(C2/C0); }
 5         public long toSeconds(long d) { return d/(C3/C0); }
 6         public long toMinutes(long d) { return d/(C4/C0); }
 7         public long toHours(long d)   { return d/(C5/C0); }
 8         public long toDays(long d)    { return d/(C6/C0); }
 9         public long convert(long d, TimeUnit u) { return u.toNanos(d); }
10         int excessNanos(long d, long m) { return (int)(d - (m*C2)); }
11     },

 

可以看到,convert方法又直接调用了TimeUnit.toNanos方法,直接就把第一个参数d当做一个纳秒的时间长度给返回了。

同理看看TimeUnit.MILLISECONDS定义的方法:

 1     MILLISECONDS {
 2         public long toNanos(long d)   { return x(d, C2/C0, MAX/(C2/C0)); }    //static final long C0 = 1L; static final long C1 = C0 * 1000L;static final long C2 = C1 * 1000L;
 3         public long toMicros(long d)  { return x(d, C2/C1, MAX/(C2/C1)); }
 4         public long toMillis(long d)  { return d; }
 5         public long toSeconds(long d) { return d/(C3/C2); }
 6         public long toMinutes(long d) { return d/(C4/C2); }
 7         public long toHours(long d)   { return d/(C5/C2); }
 8         public long toDays(long d)    { return d/(C6/C2); }
 9         public long convert(long d, TimeUnit u) { return u.toMillis(d); }
10         int excessNanos(long d, long m) { return 0; }
11     },

 

回到我们的实际使用场景,take方法中long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);  ->  NANOSECONDS.convert(long d, TimeUnit u)  ->  u.toNanos(d)。如果我们在getDelay方法实现中,convert方法第二个参数传入的是NANOSECONDS,那么就直接返回d;如果convert方法第二个参数传入的是MILLISECONDS,那么返回就是MILLISECONDS.toNanos(d),得到的结果就是1000*1000*d。

可以发现,convert方法的第二个参数TimeUnit,实际上是跟着第一个参数d的时间单位走的。如果实现时候直接使用time - System.currentTimeMillis()作为第一个参数,实际上它的时间单位确实应该是MILLISECONDS,那么如果第二个参数传错了为NANOSECONDS,那就导致take方法中的awaitNanos方法等待时间缩短了1000*1000倍,这样带来的cpu空转压力是巨大的。

 

分析了这么多,其实看看jdk中TimeUnit类对convert方法的注释,很容易就理解了:

    /**
     * Converts the given time duration in the given unit to this unit.
     * Conversions from finer to coarser granularities truncate, so
     * lose precision. For example, converting {@code 999} milliseconds
     * to seconds results in {@code 0}. Conversions from coarser to
     * finer granularities with arguments that would numerically
     * overflow saturate to {@code Long.MIN_VALUE} if negative or
     * {@code Long.MAX_VALUE} if positive.
     *
     * <p>For example, to convert 10 minutes to milliseconds, use:
     * {@code TimeUnit.MILLISECONDS.convert(10L, TimeUnit.MINUTES)}
     *
     * @param sourceDuration the time duration in the given {@code sourceUnit}
     * @param sourceUnit the unit of the {@code sourceDuration} argument
     * @return the converted duration in this unit,
     * or {@code Long.MIN_VALUE} if conversion would negatively
     * overflow, or {@code Long.MAX_VALUE} if it would positively overflow.
     */
    public long convert(long sourceDuration, TimeUnit sourceUnit) {
        throw new AbstractMethodError();
    }

这里很明确的指出了,convert方法的第二个参数sourceUnit(@param sourceUnit the unit of the {@code sourceDuration} argument)应该是第一个参数sourceDuration的时间单位。会产生原链接中提到的那样的错误使用,应该就是理解错了这个convert方法参数的含义,以为第二个参数的时间单位是要转换到的时间单位。

不过这个陷阱确实有点绕,在getDelay(TimeUnit unit)方法里面,调用unit.convert(long sourceDuration, TimeUnit sourceUnit)方法,一下出来了两个TimeUnit变量,不仔细一点的话真是容易被坑啊。当然,要是自身的getDelay方法实现不用unit.convert方法或许就避免了该问题了。

以上是关于java中DelayQueue的一个使用陷阱分析的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Java并发编程19DelayQueue源码分析

DelayQueue之源码分析

JDK源码分析-DelayQueue

DelayQueue源码分析

list遍历陷阱分析原理

Java之DelayQueue实际应用