Java阻塞队列的实现及应用

Java阻塞队列的实现及应用

目录1.手写生产者消费者模型2.手写定时器总结

1.手写生产者消费者模型

所谓生产者消费者模型，可以用我们生活中的例子来类比：我去一个小摊儿买吃的，老板把已经做好的小吃都放在摆盘上，供我挑选。那么，老板就是生产者；我就是消费者；摆盘就是阻塞队列，用来当做生产与消费的缓冲区。因此，阻塞队列在生产者与消费者模型中起着至关重要的缓冲作用。

此次先演示如何手写阻塞队列（也可以使用java库中自带的阻塞队列）。

手写的阻塞队列只实现最基础的两个功能：入队和出队。之所以叫阻塞队列，是因为当队空或者队满的时候，都要实现阻塞，直到队中不空或不满的时候，才会取消阻塞。

手写阻塞队列实现如下：

//阻塞队列BlockQueue

static class BlockQueue{

//该队列用一个数组来实现，我们让此队列的最大容量为10

private int[] items = new int[10];

private int head = 0;

private int tail = 0;

private int size = 0;

private Object locker =new Object();

//入队

public void put(int item) throws InterruptedException {

synchronized(locker) {

while (size == items.length) {

//入队时，若队满，阻塞

locker.wait();

}

items[tail++] = item;

//如果到达末尾，重回队首（实现循环队列）

if (tail >= items.length) {

tail = 0;

}

size++;

locker.notify();

}

}

//出队

public int back() throws InterruptedException {

int ret = 0;

synchronized (locker) {

while (size == 0) {

//出队时，若队空，阻塞

locker.wait();

}

ret = items[head++];

if (head >= items.length) {

head = 0;

}

size--;

locker.notify();

}

return ret;

}

}

用两个线程充当生产者与消费者：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

BlockQueue blockQueue = new BlockQueue();

//生产者线程

Thread produce = new Thread(){

@Override

public void run() {

for(int i = 0;i<10000;++i){

try {

System.out.println("生产了:"+i);

blockQueue.put(i);

} cahttp://tch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

};

produce.start();

//消费者线程

Thread customer = new Thread(){

@Override

public void run() {

while (true) {

try {

int res = blockQueue.back();

System.out.println("消费了：" + res);

//每次消费后等1秒，也就是生产的快，消费的慢

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

};

customer.start();

customer.join();

produce.join();

}

结果如下：可以看到，生产者线程先生产元素，（阻塞队列容量为10)，当队列满时，队列阻塞，消费者线程消费元素，因为消费http://的慢，所以接下来生产者线程由于阻塞队列不能快速生产，只能等待消费者线程消费队列中的元素，生产者线程才能随着生产，这就是阻塞队列的缓冲作用。

2.手写定时器

先看一下Java包中的定时器。

下面的代码我们通过调用timer类中的schedule方法来实现定时器功能。schedule方法有两个参数，第一个参数：要执行的任务，第二个参数：时间。

下面的代码中，schedule方法中的第一个任务参数：我们创建了一个TimerTask实例；重写里面的run方法来打印"触发定时器"这句话。第二个参数：3000；表示3秒后执行这个任务。

import java.util.Timer;

import java.util.TimerTask;

public class Test{

public static void main(String[] args) {

Timer timer = new Timer();

System.out.println("代码开始执行");

timer.schedule(new TimerTask() {

@Override

public void run() {

System.out.println("触发定时器");

}

},3000);

}

}

结果如下：

从上面就可以看出来我们手写定时器需要实现以下两个方面：

1.一个Task类，用来描述要实现的任务

2.一个Timer类，类中再实现一个schedule方法

Task类实现

//Task类用来描述任务，它继承Comparable接口是因为要将任务放到优先级阻塞队列中

static class Task implements Comparable{

//command表示这个任务是什么

private Runnable command;

//time是一个时间戳

private long time;

public Task(Runnable command,long time){

this.command = command;

this.time = System.currentTimeMillis()+time;

}

public void run(){

command.run();

}

//因为要将Task任务放到优先级阻塞队列中，所以要重写compareTo方法，我们将时间短的任务放到队头

@Override

public int compareTo(Task o) {

return (int)(this.time - o.time);

}

}

Timer类实现

//Timer类中需要有一个定时器，还需要有一个schedule方法

static class Timer{

//使用优先级阻塞队列来放这些任务，这样才能把最接近时钟的任务放到队头，我们每次扫描队头任务就行了

private PriorityBlockingQueue queue = new PriorityBlockingQueue<>();

//locker用来解决忙等问题

private Object locker = new Object();

//构造方法中完成定时器功能

public Timer(){

//需要构造一个线程，来不断地扫描队头，来判断队头任务是否到点，也就是是否该开始执行了

Thread t = new Thread(){

@Override

public void run() {

while(true){

//取出队首任务来判断是否到时间了

try {

Task task = queue.take();

long current = System.currentTimeMillis();

//当前时间戳小于时钟时间戳，表明时间还没到,那就等待

if (current < task.time){

queue.put(task);

synchronized (locker){

locker.wait(task.time-current);

}

}else{

//否则时间到，开始执行任务

task.run();

}

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

break;

}

}

}

};

t.start();

}

//schedule方法的两个参数，command为任务，delay为一个时间差例如：3000(单位为毫秒)

public void schedule(Runnable command,long delay){

Task task = new Task(command,delay);

queue.put(task);

synchronized (locker){

locker.notify();

}

}

}

主线程

public static void main(String[] args) {

System.out.println("程序启动");

Timer timer = new Timer();

timer.schedule(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("触发定时器");

}

},3000);//3000表示定时时间为3秒

}

结果如下：“程序启动” 在程序启动是立刻显示出来；“触发定时器”在3秒后显示出来。

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容！

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