java中queue接口的使用详解

java中queue接口的使用详解

Queue接口与List、Set同一级别，都是继承了Collection接口。LinkedList实现了Queue接口。Queue接口窄化了对LinkedList的方法的访问权限（即在方法中的参数类型如果是Queue时，就完全只能访问Queue接口所定义的方法 了，而不能直接访问 LinkedList的非Queue的方法），以使得只有恰当的方法才可以使用。BlockingQueue 继承了Queue接口。

add        增加一个元索      http://               如果队列已满，则抛出一个IIIegaISlabEepeplian异常

remove   移除并返回队列头部的元素    如果队列为空，则抛出一个NoSuchElementException异常

element  返回队列头部的元素             如果队列为空，则抛出一个NoSuchElementException异常

offer       添加一个元素并返回true       如果队列已满，则返回false

poll         移除并返问队列头部的元素    如果队列为空，则返回null

peek       返回队列头部的元素             如果队列为空，则返回null

put         添加一个元素                      如果队列满，则阻塞

take        移除并返回队列头部的元素     如果队列为空，则阻塞

remove、element、offer 、poll、peek 其实是属于Queue接口。

阻塞队列的操作可以根据它们的响应方式分为以下三类：aad、removee和element操作在你试图为一个已满的队列增加元素或从空队列取得元素时 抛出异常。当然，在多线程程序中，队列在任何时间都可能变成满的或空的，所以你可能想使用offer、poll、peek方法。这些方法在无法完成任务时 只是给出一个出错示而不会抛出异常。

注意：poll和peek方法出错进返回null。因此，向队列中插入null值是不合法的。

还有带超时的offer和poll方法变种，例如，下面的调用：

boolean success = q.offer(x,100,TimeUnit.MILLISECONDS);

尝试在100毫秒内向队列尾部插入一个元素。如果成功，立即返回true；否则，当到达超时进，返回false。同样地，调用：

Object head = q.poll(100, TimeUnit.MILLISECONDS);

如果在100毫秒内成功地移除了队列头元素，则立即返回头元素；否则在到达超时时，返回null。

最后，我们有阻塞操作put和take。put方法在队列满时阻塞，take方法在队列空时阻塞。

java.ulil.concurrent包提供了阻塞队列的4个变种。默认情况下，LinkedBlockingQueue的容量是没有上限的（说的不准确，在不指定时容量为Integer.MAX_VALUE，不要然的话在put时怎么会受阻呢），但是也可以选择指定其最大容量，它是基于链表的队列，此队列按 FIFO（先进先出）排序元素。

ArrayBlockingQueue在构造时需要指定容量， 并可以选择是否需要公平性，如果公平参数被设置true，等待时间最长的线程会优先得到处理（其实就是通过将ReentrantLock设置为true来 达到这种公平性的：即等待时间最长的线程会先操作）。通常，公平性会使你在性能上付出代价，只有在的确非常需要的时候再使用它。它是基于数组的阻塞循环队 列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。

PriorityBlockingQueue是一个带优先级的 队列，而不是先进先出队列。元素按优先级顺序被移除，该队列也没有上限（看了一下源码，PriorityBlockingQueue是对 PriorityQueue的再次包装，是基于堆数据结构的，而PriorityQueue是没有容量限制的，与ArrayList一样，所以在优先阻塞 队列上put时是不会受阻的。虽然此队列逻辑上是无界的，但是由于资源被耗尽，所以试图执行添加操作可能会导致 OutOfMemoryError），但是如果队列为空，那么取元素的操作take就会阻塞，所以它的检索操作take是受阻的。另外，往入该队列中的元 素要具有比较能力。

最后，DelayQueue（基于PriorityQueue来实现的）是一个存放Delayed 元素的无界阻塞队列，只有在延迟期满时才能从中提取元素。该队列的头部是延迟期满后保存时间最长的 Delayed 元素。如果延迟都还没有期满，则队列没有头部，并且poll将返回null。当一个元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一个小于或等于零的值时，则出现期满，poll就以移除这个元素了。此队列不允许使用 null 元素。 下面是延迟接口：

Java代码

public interface Delayed extends Comparable {

long getDelay(TimeUnit unit);

}

放入DelayQueue的元素还将要实现compareTo方法，DelayQueue使用这个来为元素排序。

下面的实例展示了如何使用阻塞队列来控制线程集。程序在一个目录及它的所有子目录下搜索所有文件，打印出包含指定关键字的文件列表。从下面实例可以看出，使用阻塞队列两个显著的好处就是：多线程操作共同的队列时不需要额外的同步，另外就是队列会自动平衡负载，即那边（生产与消费两边）处理快了就会被阻塞掉，从而减少两边的处理速度差距。下面是具体实现：

Java代码

public class BlockingQueueTest {

public static void main(String[] args) {

Scanner in = new Scanner(System.in);

System.out.print("Enter base directory (e.g. /usr/local/jdk5.0/src): ");

String directory = in.nextLine();

System.out.print("Enter keyword (e.g. volatile): ");

String keyword = in.nextLine();

final int FILE_QUEUE_SIZE = 10;// 阻塞队列大小

final int SEARCH_THREADS = 100;// 关键字搜索线程个数

// 基于ArrayBlockingQueue的阻塞队列

BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(

FILE_QUEUE_SIZE);

//只启动一个线程来搜索目录

FileEnumerationTask enumerator = new FileEnumerationTask(queue,

new File(directory));

new Thread(enumerator).start();

//启动100个线程用来在文件中搜索指定的关键字

for (int i = 1; i <= SEARCH_THREADS; i++)

new Thread(new SearchTask(queue, keyword)).start();

}

}

class FileEnumerationTask implements Runnable {

//哑元文件对象，放在阻塞队列最后，用来标示文件已被遍历完

public static File DUMMY = new File("");

private BlockingQueue queue;

private File startingDirectory;

public FileEnumerationTask(BlockingQueue queue, File startingDirectory) {

this.queue = queue;

this.startingDirectory = startingDirectory;

}

fUPOJ public void run() {

try {

enumerate(startingDirectory);

queue.put(DUMMY);//执行到这里说明指定的目录下文件已被遍历完

} catch (InterruptedException e) {

}

}

// 将指定目录下的所有文件以File对象的形式放入阻塞队列中

public void enumerate(File directory) throws Intehttp://rruptedException {

File[] files = directory.listFiles();

for (File file : files) {

if (file.isDirectory())

enumerate(file);

else

//将元素放入队尾，如果队列满，则阻塞

queue.put(file);

}

}

}

class SearchTask implements Runnable {

private BlockingQueue queue;

private String keyword;

public SearchTask(BlockingQueue queue, String keyword) {

this.queue = queue;

this.keyword = keyword;

}

public void run() {

try {

boolean done = false;

while (!done) {

//取出队首元素，如果队列为空，则阻塞

File file = queue.take();

if (file == FileEnumerationTask.DUMMY) {

//取出来后重新放入，好让其他线程读到它时也很快的结束

queue.put(file);

done = true;

} else

search(file);

}

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

} catch (InterruptedException e) {

}

}

public void search(File file) throws IOException {

Scanner in = new Scanner(new FileInputStream(file));

int lineNumber = 0;

while (in.hasNextLine()) {

lineNumber++;

String line = in.nextLine();

if (line.contains(keyword))

System.out.printf("%s:%d:%s%n", file.getPath(), lineNumber,

line);

}

in.close();

}

}

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