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Java延迟队列DelayQueue的使用：多考生考试模拟

Awbeci / 2116人阅读

摘要：如果延迟都还没有期满，则队列没有头部，此时调用将直接返回，调用将会发生阻塞，直到有元素发生到期，才会返回。比如，此元素还有毫秒延时期满传入的参数为那么返回值为，即两秒。

DelayQueue简介

DelayQueue是juc包中的类，它表示的是一个无界的延迟队列，定义如下：

public class DelayQueue extends AbstractQueue implements BlockingQueue;

DelayQueue存储的元素需要实现Delayed接口以实现优先级比较和延时取得。

DelayQueue还是一个阻塞队列，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，此时调用 poll() 将直接返回 null，调用 take() 将会发生阻塞，直到有元素发生到期，take() 才会返回。

当一个元素的 getDelay() 方法返回一个小于等于 0 的值时，将发生到期。
场景应用

下面将使用此类实现一个多考生考试的场景：

考试总时间为10秒，至少2秒后才可进行交卷。

考生可在2-10秒这段时间内的任意时间交卷。

考试时间一到，所有未交卷的学生必须交卷。

注：上述时间数据仅为测试方便使用，可根据实际情况进行修改

使用enum定义出时间常量：

    enum Times {
        SUMMIT_TIME(10), //考试总时间
        SUMBMIT_LIMIT(2), // 交卷限制时间
        MAX_RAND_TIME(15); // 模拟考生所需最大时间
        private final int value;
    
        private Times(int value) {
            this.value = value;
        }
    
        public int getValue() {
            return value;
        }
    }
定义学生类

基本定义：

    class Student implements Delayed {
        private String name;
        private long delay; // 考试花费时间，单位为毫秒
        private long expire; // 交卷时间，单位为毫秒
        
        // 此构造可随机生成考试花费时间
        public Student(String name) { 
            this.name = name;
            this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(getRandomSeconds(), TimeUnit.SECONDS); 
            this.expire = System.currentTimeMillis() + this.delay;
        }
        
        //此构造可指定考试花费时间
        public Student(String name, long delay, TimeUnit unit) {
            this.name = name;
            this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(delay, unit);
            this.expire = System.currentTimeMillis() + this.delay;
        }
        // ...
    }

利用Random获取学生考试花费时间：

    public int getRandomSeconds() { // 获取随机花费时间，范围：2-10秒
        return new Random().nextInt(Times.MAX_RAND_TIME.getValue() - Times.SUMBMIT_LIMIT.getValue())
                    + Times.SUMBMIT_LIMIT.getValue();
    }

覆写的compareTo()和getDelay()方法：

其中，getDelay()方法根据传入的TimeUnit返回剩余延时。比如，此元素还有2000毫秒延时期满、传入的参数为TimeUnit.SECONDS,那么返回值为2，即两秒。
    @Override
    public int compareTo(Delayed o) { // 此方法的实现用于定义优先级
        long td = this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
        long od = o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
        return td > od ? 1 : td == od ? 0 : -1;
    }

    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) { // 这里返回的是剩余延时，当延时为0时，此元素延时期满，可从take()取出
        return unit.convert(this.expire - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
主方法实现

初始化对象

DelayQueue queue = new DelayQueue<>();

添加测试数据

queue.add(new Student("范冰冰"));
queue.add(new Student("成  龙"));
queue.add(new Student("李一桐"));
queue.add(new Student("宋小宝"));
queue.add(new Student("吴  京"));
queue.add(new Student("绿巨人"));
queue.add(new Student("洪金宝"));
queue.add(new Student("李云龙"));
queue.add(new Student("钢铁侠"));
queue.add(new Student("刘德华"));
queue.add(new Student("戴安娜"));

添加一条用于考试结束时强制交卷的属性

queue.add(new Student("submit", Times.SUBMIT_TIME.getValue(),TimeUnit.SECONDS));

开始考试

while (true) {
    Student s = queue.take(); // 必要时进行阻塞等待
    if (s.getName().equals("submit")) {
        System.out.println("时间已到，全部交卷！");
        // 利用Java8 Stream特性使尚未交卷学生交卷
        queue.parallelStream()
             .filter(v -> v.getExpire() >= s.getExpire())
             .map(Student::submit)
             .forEach(System.out::println);
        System.exit(0);
    }
    System.out.println(s);
}

输出样例

完整代码 
package cn.gss.juc;

import java.text.DateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

enum Times {
    SUBMIT_TIME(10), SUMBMIT_LIMIT(2), MAX_RAND_TIME(15);
    private final int value;

    private Times(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }
}
/**
 * DelayQueue实现多考生考试
 * @author Gss
 */
public class TestDelayedQueue {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        DelayQueue queue = new DelayQueue<>();
        queue.add(new Student("范冰冰"));
        queue.add(new Student("成  龙"));
        queue.add(new Student("李一桐"));
        queue.add(new Student("宋小宝"));
        queue.add(new Student("吴  京"));
        queue.add(new Student("绿巨人"));
        queue.add(new Student("洪金宝"));
        queue.add(new Student("李云龙"));
        queue.add(new Student("钢铁侠"));
        queue.add(new Student("刘德华"));
        queue.add(new Student("戴安娜"));
        queue.add(new Student("submit", Times.SUBMIT_TIME.getValue(), TimeUnit.SECONDS));
        while (true) {
            Student s = queue.take(); // 必要时进行阻塞等待
            if (s.getName().equals("submit")) {
                System.out.println("时间已到，全部交卷！");
                // 利用Java8 Stream使尚未交卷学生交卷
                queue.parallelStream()
                     .filter(v -> v.getExpire() >= s.getExpire())
                     .map(Student::submit)
                     .forEach(System.out::println);
                System.exit(0);
            }
            System.out.println(s);
        }
    }

}

class Student implements Delayed {
    private String name;
    private long delay; // 考试花费时间，单位为毫秒
    private long expire; // 交卷时间，单位为毫秒

    // 此构造可随机生成考试花费时间
    public Student(String name) {
        this.name = name;
        this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(getRandomSeconds(), TimeUnit.SECONDS); // 随机生成考试花费时间
        this.expire = System.currentTimeMillis() + this.delay;
    }

    // 此构造可指定考试花费时间
    public Student(String name, long delay, TimeUnit unit) {
        this.name = name;
        this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(delay, unit);
        this.expire = System.currentTimeMillis() + this.delay;
    }

    public int getRandomSeconds() { // 获取随机花费时间
        return new Random().nextInt(Times.MAX_RAND_TIME.getValue() - Times.SUMBMIT_LIMIT.getValue())
                + Times.SUMBMIT_LIMIT.getValue();
    }

    public Student submit() { // 设置花费时间和交卷时间，考试时间结束强制交卷时调用此方法
        setDelay(Times.SUBMIT_TIME.getValue(), TimeUnit.SECONDS);
        setExpire(System.currentTimeMillis());
        return this;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public long getExpire() {
        return expire;
    }

    public void setDelay(long delay, TimeUnit unit) {
        this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(delay, TimeUnit.SECONDS);
    }

    public void setExpire(long expire) {
        this.expire = expire;
    }

    @Override
    public int compareTo(Delayed o) { // 此方法的实现用于定义优先级
        long td = this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
        long od = o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
        return td > od ? 1 : td == od ? 0 : -1;
    }

    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) { // 这里返回的是剩余延时，当延时为0时，此元素延时期满，可从take()取出
        return unit.convert(this.expire - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "学生姓名：" + this.name + ",考试用时：" + TimeUnit.SECONDS.convert(delay, TimeUnit.MILLISECONDS) + ",交卷时间："
                + DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date(this.expire));
    }
}
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