浅谈Java中的Queue家族

浅谈Java中的Queue家族

Queue接口

先看下Queue的继承关系和其中定义的方法：

Queue继承自Collection，Collection继承自Iterable。

Queue有三类主要的方法，我们用个表格来看一下他们的区别：

方法类型

方法名称

方法名称

区别

Insert

add

offer

两个方法都表示向Queue中添加某个元素，不同之处在于添加失败的情况，add只会返回true，如果添加失败，会抛出异常。offer在添加失败的时候会返回false。所以对那些有固定长度的Queue，优先使用offer方法。

Remove

remove

poll

如果Queue是空的情况下，remove会抛出异常，而poll会返回null。

Examine

element

peek

获取Queue头部的元素，但不从Queue中删除。两者的区别还是在于Queue为空的情况下，element会抛出异常，而peek返回null。

注意，因为对poll和peek来说null是有特殊含义的，所以一般来说Queue中禁止插入null，但是在实现中还是有一些类允许插入null比如LinkedList。

尽管如此，我们在使用中还是要避免插入null元素。

Queue的分类

一般来说Queue可以分为BlockingQueue，Deque和TransferQueue三种。

BlockingQueue

BlockingQueue是Queue的一种实现，它提供了两种额外的功能：

当当前Queue是空的时候，从BlockingQueue中获取元素的操作会被阻塞。当当前Queue达到最大容量的时候vCaLDZFJ，插入BlockingQueue的操作会被阻塞。

BlockingQueue的操作可以分为下面四类：

操作类型Throws exceptionSpecial valueBlocksTimes outInsertadd(e)offer(e)put(e)offer(e, time, unit)Removeremove()poll()take()poll(time, unit)Examineelement()peek()not applicablenot applicable

第一类是会抛出异常的操作，当遇到插入失败，队列为空的时候抛出异常。

第二类是不会抛出异常的操作。

第三类是会Block的操作。当Queue为空或者达到最大容量的时候。

第四类是time out的操作，在给定的时间里会Block，超时会直接返回。

BlockingQueuevCaLDZFJ是线程安全的Queue,可以在生产者消费者模式的多线程中使用，如下所示：

class Producer implements Runnable {

private final BlockingQueue queue;

Producer(BlockingQueue q) { queue = q; }

public void run() {

try {

while (true) { queue.put(produce()); }

} catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}

}

Object produce() { ... }

}

class Consumer implements Runnable {

private final BlockingQueue queue;

Consumer(BlockingQueue q) { queue = q; }

public void run() {

try {

while (true) { consume(queue.take()); }

} catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}

}

void consume(Object x) { ... }

}

class Setup {

void main() {

BlockingQueue q = new SomeQueueImplementation();

Producer p = new Producer(q);

Consumer c1 = new Consumer(q);

Consumer c2 = new Consumer(q);

new Thread(p).start();

new Thread(c1).start();

new Thread(c2).start();

}

}

最后，在一个线程中向BlockQueue中插入元素之前的操作happens-before另外一个线程中从BlockQueue中删除或者获取的操作。

Deque

Deque是Queue的子类，它代表double ended queue，也就是说可以从Queue的头部或者尾部插入和删除元素。

同样的，我们也可以将Deque的方法用下面的表格来表示，Deque的方法可以分为对头部的操作和对尾部的操作：

方法类型

Throws exception

Special value

Throws exception

Special value

Insert

addFirst(e)

offerFirst(e)

addLast(e)

offerLast(e)

Remove

removeFirst()

pollFirst()

removeLast()

pollLast()

Examine

getFirst()

peekFirst()

getLast()

peekLast()

和Queue的方法描述基本一致，这里就不多讲了。

当Deque以 FIFO (First-In-First-Out)的方法处理元素的时候，Deque就相当于一个Queue。

当Deque以LIFO (Last-In-First-Out)的方式处理元素的时候，Deque就相当于一个Stack。

TransferQueue

TransferQueue继承自BlockingQueue，为什么叫Transfer呢？因为TransferQueue提供了一个transfer的方法，生产者可以调用这个transfer方法，从而等待消费者调用take或者poll方法从Queue中拿取数据。

还提供了非阻塞和timeout版本的tryTransfer方法以供使用。

我们举个TransferQueue实现的生产者消费者的问题。

先定义一个生产者：

@Slf4j

@Data

@AllArgsConstructor

class Producer implements Runnable {

private TransferQueue transferQueue;

private String name;

private Integer messageCount;

public static final AtomicInteger messageProduced = new AtomicInteger();

@Override

public void run() {

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

try {

boolean added = transferQueue.tryTransfer( "第"+i+"个", 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

log.info("transfered {} 是否成功: {}","第"+i+"个",added);

if(added){

messageProduced.incrementAndGet();

}

} catch (InterruptedException e) {

log.error(e.getMessage(),e);

}

}

log.info("total transfered {}",messageProduced.get());

}

}

在生产者的run方法中，我们调用了tryTransfer方法，等待2秒钟，如果没成功则直接返回。

再定义一个消费者：

@Slf4j

@Data

@AllArgsConstructor

public class Consumer implements Runnable {

private TransferQueue transferQueue;

private String name;

private int messageCount;

public static final AtomicInteger messageConsumed = new AtomicInteger();

@Override

public void run() {

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

try {

String element = transferQueue.take();

log.info("take {}",element );

messageConsumed.incrementAndGet();

Thread.sleep(500);

} catch (InterruptedException e) {

log.error(e.getMessage(),e);

}

}

log.info("total consumed {}",messageConsumed.get());

}

}

在run方法中，调用了transferQueue.take方法来取消息。

下面先看一下一个生产者，零个消费者的情况：

@Test

public void testOneProduceZeroConsumer() throws InterruptedException {

TransferQueue transferQueue = new LinkedTransferQueue<>();

ExecutorService exService = Executors.newFixedThreadPool(10);

Producer producer = new Producer(transferQueue, "ProducerOne", 5);

exService.execute(producer);

exService.awaitTermination(50000, TimeUnit.MILLISECONDS);

exService.shutdown();

}

输出结果：

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第0个 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第1个 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第2个 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第3个 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producehttp://r - transfered 第4个 是否成功: false

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - total transfered 0

可以看到，因为没有消费者，所以消息并没有发送成功。

再看下一个有消费者的情况：

@Test

public void testOneProduceOneConsumer() throws InterruptedException {

TransferQueue transferQueue = new LinkedTransferQueue<>();

ExecutorService exService = Executors.newFixedThreadPool(10);

Producer producer = new Producer(transferQueue, "ProducerOne", 2);

Consumer consumer = new Consumer(transferQueue, "ConsumerOne", 2);

exService.execute(producer);

exService.execute(consumer);

exService.awaitTermination(50000, TimeUnit.MILLISECONDS);

exService.shutdown();

}

输出结果：

[pool-1-thread-2] INFO com.flydean.Consumer - take 第0个

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第0个 是否成功: true

[pool-1-thread-2] INFO com.flydean.Consumer - take 第1个

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - transfered 第1个 是否成功: true

[pool-1-thread-1] INFO com.flydean.Producer - total transfered 2

[pool-1-thread-2] INFO com.flydean.Consumer - total consumed 2

可以看到Producer和Consumer是一个一个来生产和消费的。

以上就是浅谈java中的Queue家族的详细内容，更多关于Java中的Queue家族的资料请关注我们其它相关文章！

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。