Flask接口签名sign原理与实例代码浅析
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2023-07-20
Java并发编程之阻塞队列详解
1、什么是阻塞队列?
队列是一种数据结构,它有两个基本操作:在队列尾部加入一个元素,从队列头部移除一个元素。阻塞队里与普通的队列的区别在于,普通队列不会对当前线程产生阻塞,在面对类似消费者-生产者模型时,就必须额外的实现同步策略以及线程间唤醒策略。使用阻塞队列,就会对当前线程产生阻塞,当队列是空时,从队列中获取元素的操作将会被阻塞,当队列是满时,往队列里添加元素的操作也会被阻塞。
2、主要的阻塞队列及其方法
java.util.concurrent包下提供主要的几种阻塞队列,主要有以下几个:
1)ArrayBlockingQueue:基于数组实现的阻塞队列,在创建ArrayBlockingQueue对象时必须指定其容量大小,还可以指定访问策略,默认情况下为非公平的,即不保证等待时间最长的线程最优先能够访问队列。
2)、LinkedBlockingQueue:基于链表实现的一个阻塞队列,在创建LinkedBlockingQueue对象时如果不指定容量大小,则默认大小为Integer.MAX_VALUE。
3)、以上2种队列都是先进先出队列,而PriorityBlockingQueue却不是KxEzF,它会按照元素的优先级对元素进行排序,按照优先级顺序出队,每次出队的元素都是优先级最高的元素。注意,此阻塞队列为无界阻塞队列,即容量没有上限(通过源码就可以知道,它没有容器满的信号标志),前面2种都是有界队列。
4)、DelayQueue:基于PriorityQueue,一种延时阻塞队列,DelayQueue中的元素只有当其指定的延迟时间到了,才能够从队列中获取到该元素。DelayQueue也是一个无界队列,因此往队列中插入数据的操作(生产者)永远不会被阻塞,而只有获取数据的操作(消费者)才会被阻塞。
阻塞队列包括了非阻塞队列中的大部分方法,还提供另外若干非常有用的方法:
put方法用来向队尾存入元素,如果队列满,则等待;
take方法用来从队首取元素,如果队列为空,则等待;
offer方法用来向队尾存入元素,如果队列满,则等待一定的时间,当时间期限达到时,如果还没有插入成功,则返回false;否则返回true;
poll方法用来从队首取元素,如果队列空,则等待一定的时间,当时间期限达到时,如果取到,则返回null;否则返回取得的元素;
下面看一段代码:
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
/**
* @version 创建时间:2016年3月20日 下午12:52:53
* 类说明
*/
public class BlockingQueue
{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
java.util.concurrent.BlockingQueue
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// 将指定元素添加到此队列中
blockingQueue.put("加入元素" + i);
System.out.println("向阻塞队列中添加了元素:" + i);
}
System.out.println("程序到此运行结束,即将退出----");
}
}
当限制阻塞队列数量为5时,http://添加了5个元素之后,继续添加将会队列外阻塞等待,此时程序并未终止。
当队列满了之后,我们将队首元素移除,则可以继续向阻塞队列中添加元素,代码如下:
public class BlockingQueue
{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
java.util.concurrent.BlockingQueue
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// 将指定元素添加到此队列中
blockingQueue.put("加入元素" + i);
System.out.println("向阻塞队列中添加了元素:" + i);
if(i>=4)
System.out.println("移除队首元素"+blockingQueue.take());
}
System.out.println("程序到此运行结束,即将退出----");
}
执行结果如下:
3、阻塞队列的实现原理
下面主要看一下ArrayBlockingQueue的实现原理。
首先看一下ArrayBlockingQueue类的成员变量:
public class ArrayBlockingQueue
implements BlockingQueue
/** 底层存储结构-数组 */
final Object[] items;
/** 队首元素下标 */
int takeIndex;
/** 队尾元素下标 */
int putIndex;
/**队列元素总数 */
int count;
/** 重入锁 */
final ReentrantLock lock;
/** notEmpty等待条件 */
private final Condition notEmpty;
/** notFull等待条件 */
private final Condition notFull;
/**
* Shared state for currently active iterators, or null if there
* are known not to be any. Allows queue operations to update
* iterator state.
*/
transient Itrs itrs = null;
可以看到,ArrayBlockingQueue用来存储元素的实际上是一个数组。
再看下ArrayBlockingQueue两个重要方法的实现,put()和take():
public void put(E e) throws InterruptedException
{
//先检查e是否为空
checkNotNull(e);
//获取锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try
{
//当队列已满,进入条件等待
while (count == items.length)
notFull.await();
//队列不满,进行入队列操作
enqueue(e);
}
finally
{
//释放锁
lock.unlock();
}
}
再看下具体的入队操作:
private void enqueue(E x)
{
final Object[] items = this.items;
//队尾入队
items[putIndex] = x;
if (++putIndex == items.length)
putIndex = 0;
//队列总数+1
count++;
//notempty条件的等待集中随机选择一个线程,解除其阻塞状态
notEmpty.signal();
}
下面是take()方法的源代码:
public E take() throws InterruptedException
{
//获取锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try
{
//队列为空
while (count == 0)
//线程加入notEmpty条件等待集
notEmpty.await();
//非空,出队列
return dequeue();
} finally
{
//释放锁
lock.unlock();
}
}
4、阻塞队列的应用:实现消费者-生产者模式
/**
* @version 创建时间:2016年3月20日 下午2:21:55
* 类说明:阻塞队列实现的消费者-生产者模式
*/
public class Test
{
private int queueSize = 10;
private ArrayBlockingQueue
public static void main(String[] args)
{
Tehttp://st test = new Test();
Producer producer = test.new Producer();
Consumer consumer = test.new Consumer();
producer.start();
consumer.start();
}
class Consumer extends Thread
{
@Override
public void run()
{
consume();
}
private void consume()
{
while (true)
{
try
{
queue.take();
System.out.println("从队列取走一个元素,队列剩余" + queue.size() + "个元素KxEzF");
} catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Producer extends Thread
{
@Override
public void run()
{
produce();
}
private void produce()
{
while (true)
{
try
{
queue.put(1);
System.out.println("向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:"+ (queueSize - queue.size()));
} catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助。
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