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初识Queue队列

Miracle_lihb / 460人阅读

摘要：架构师入门笔记三初识队列和模拟基础知识线程通信概念线程是操作系统中独立的个体，但这些个体如果不经过特殊的处理，就不能成为一个整体，线程之间的通信就成为整体的必用方法之一。它是一个基于链接节点的无界限线程安全队列。

架构师入门笔记三 初识Queue队列 wait和notify模拟Queue wait/notify 基础知识

线程通信概念：线程是操作系统中独立的个体，但这些个体如果不经过特殊的处理，就不能成为一个整体，线程之间的通信就成为整体的必用方法之一。
使用 wait/notify 方法注意点：
1）wait 和 notify 必须要配合 synchronized 关键字使用
2）wait方法是释放锁的， notify方法不释放锁。

wait/notify 模拟BlockingQueue

BlockingQueue：是一个队列，并且支持阻塞的机制，阻塞的放入和得到数据。我们要实现 LinkedBlockingQueue 下面两个简单的方法put 和 take
put(an object)：把一个object 加到BlockingQueue里，如果BlockingQueue没有空间，则调用此方法的线程会被阻断，直到BlockingQueue里面有空间再继续。
take：取走BlockingQueue里排在首位的对象，若BlockingQueue为空，阻断进入等待状直到BlockingQueue有新数据被加入。

import java.util.LinkedList;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;  
  
public class MyQueue {  
      
    //1 需要一个承装元素的集合   
    private LinkedList list = new LinkedList();  
    //2 需要一个计数器 AtomicInteger （原子性）  
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);  
    //3 需要制定上限和下限  
    private final int minSize = 0;  
    private final int maxSize ;  
      
    //4 构造方法  
    public MyQueue(int size){  
        this.maxSize = size;  
    }  
      
    //5 初始化一个对象 用于加锁  
    private final Object lock = new Object();  
      
    //put(anObject): 把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断，直到BlockingQueue里面有空间再继续.  
    public void put(Object obj){  
        synchronized (lock) {  
            while(count.get() == this.maxSize){  
                try {  
                    lock.wait();  // 当Queue没有空间时，线程被阻塞  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
            }  
            //1 加入元素  
            list.add(obj);  
            //2 计数器累加  
            count.incrementAndGet();  
            //3 新增元素后，通知另外一个线程（唤醒），队列多了一个元素，可以做移除操作了。  
            lock.notify();  
            System.out.println("新加入的元素为:" + obj);  
        }  
    }  
      
    //take: 取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的数据被加入.  
    public Object take(){  
        Object ret = null;  
        synchronized (lock) {  
            while(count.get() == this.minSize){  
                try {  
                    lock.wait();  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
            }  
            //1 做移除元素操作  
            ret = list.removeFirst();  
            //2 计数器递减  
            count.decrementAndGet();  
            //3 移除元素后，唤醒另外一个线程，队列少元素了，可以再添加操作了  
            lock.notify();  
        }  
        return ret;  
    }  
      
    public int getSize(){  
        return this.count.get();  
    }  
      
    public static void main(String[] args) {  
        final MyQueue mq = new MyQueue(5);  
        mq.put("a");  
        mq.put("b");  
        mq.put("c");  
        mq.put("d");  
        mq.put("e");  
        System.out.println("当前容器的长度:" + mq.getSize());  
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                mq.put("f");  
                mq.put("g");  
            }  
        },"t1");  
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                Object o1 = mq.take();  
                System.out.println("移除的元素为:" + o1);  
                Object o2 = mq.take();  
                System.out.println("移除的元素为:" + o2);  
            }  
        },"t2");  
        t1.start();  
        try {  
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        t2.start();  
    }  
      
}  

从打印的信息可以看出，当t2 线程移除数据后，t1线程才开始加入数据


并发Queue
Queue 简介

Queue的主要实现如下图所示。
图片描述


Queue主要分两类，一类是高性能队列 ConcurrentLinkedQueue； 一类是阻塞队列 BlockingQueue

ConcurrentLinkedQueue接口

ConcurrentLinkedQueue：是一个适合高并发场景下的队列，通过无锁的方式，实现了高并发状态下的高性能。通常ConcurrentLinkedQueue性能好于BlockingQueue。它是一个基于链接节点的无界限线程安全队列。该队列的元素遵循先进先出的原则。头是最先加入的，尾是最后加入的。该队列不允许null元素。
ConcurrentLinkedQueue 重要方法：
add() 和 offer() 都是加入元素，该队列中无区别
poll() 和 peek() 都是取头元素节点，区别在于前者会删除元素，后者不会


import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;  
  
public class MyConcurrentLinkedQueue {  
  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
          
        //高性能无阻塞无界队列：ConcurrentLinkedQueue  
        ConcurrentLinkedQueue q = new ConcurrentLinkedQueue();  
        q.offer("a");  
        q.offer("b");  
        q.offer("c");  
        q.offer("d");  
        q.add("e");  
          
        System.out.println(q.poll());   // 打印结果：a （从头部取出元素，并从队列里删除）  
        System.out.println(q.size());   // 打印结果：4 （执行poll 后 元素减少一个）  
        System.out.println(q.peek());   // 打印结果：b （a 被移除了，首元素就是b）  
        System.out.println(q.size());   // 打印结果：4 （peek 不移除元素）  
          
    }  
}  

BlockingQueue接口

ArrayBlockingQueue： 基于数组的阻塞队列实现。在内部，维护了一个定长数组，以便缓存队列中的数据对象。其内部没有实现读写分离，也就意味着生产和消费不能完全并行。长度是需要定义的，可以指定先进先出或者先进后出，是一个有界队列。


import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  
public class MyArrayBlockingQueue {  
  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        ArrayBlockingQueue array = new ArrayBlockingQueue(5); // 可以尝试 队列长度由3改到5  
        array.offer("offer 方法 插入数据成功返回true 否则返回false");  
        array.offer("3秒后插入数据", 3, TimeUnit.SECONDS);  
        array.put("put 方法 若超出长度就会阻塞等待");  
        array.add("add 方法 在超出长度时会提示错误信息 java.lang.IllegalStateException"); //  java.lang.IllegalStateException: Queue full  
        System.out.println(array.offer("true or false", 3, TimeUnit.SECONDS));  
        System.out.println(array);  
    }  
}  


LinkedBlockingQueue：基于列表的阻塞队列。同ArrayBlockingQueue类似，其内部维护了一个数据缓冲队列（该队列由一个链表构成）。它之所以能够高效的处理并发数据，是因为其内部实现采用分离锁（读写分离两个锁），从而实现生产者和消费者操作的完全并行运行。是一个无界队列
用法和 ArrayBlockingQueue 差不多 。区别在于，LinkedBlockingQueue是无界队列，初始化的时候，可以设置一个长度，也可以不设置。
SynchronousQueue：一种没有缓冲的队列，生存者生产的数据直接会被消费者获取并消费。


以上三个队列，用于什么场景呢？举个坐地铁例子： 
在人少的时候，直接刷卡进站，无需等待，这用SynchronousQueue。 
上班高峰期，人很多，刷卡的时候需要排队，这用LinkedBlockingQueue无界队列。
放假高峰期，人满人患，这时候就要用有界队列ArrayBlockingQueue。如果采用LinkedBlockingQueue 无界队列的话，进来的人太多会影响地铁站正常工作了，所以人太多就不让进，等下次。


PriorityBlockingQueue：基于优先级的阻塞队列（优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象来决定，也就是说传入队列的对象必须实现Comparable接口），在实现PriorityBlockingQueue时，内部控制线程同步的锁采用的是公平锁，是一个无界队列。
传入队列的对象：Task


public class Task implements Comparable{  
      
    private int id ;  
    private String name;  
      
    public int getId() {  
        return id;  
    }  
    public void setId(int id) {  
        this.id = id;  
    }  
    public String getName() {  
        return name;  
    }  
    public void setName(String name) {  
        this.name = name;  
    }  
      
    @Override  
    public int compareTo(Task task) {  
        return this.id > task.id ? 1 : (this.id < task.id ? -1 : 0);    
    }  
      
    public String toString(){  
        return this.id + "," + this.name;  
    }  
      
}  


PriorityBlockingQueue 排序：


import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;  
  
public class MyPriorityBlockingQueue {  
      
    public static void main(String[] args) throws Exception{  
          
        PriorityBlockingQueue q = new PriorityBlockingQueue();  
          
        // 由大到小的设置  
        Task t1 = new Task();  
        t1.setId(1);  
        t1.setName("id为1");  
        Task t2 = new Task();  
        t2.setId(4);  
        t2.setName("id为4");  
        Task t3 = new Task();  
        t3.setId(9);  
        t3.setName("id为9");  
        Task t4 = new Task();  
        t4.setId(16);  
        t4.setName("id为16");  
        Task t5 = new Task();  
        t5.setId(5);  
        t5.setName("id为5");  
          
        // 故意打乱顺序进入队列  
        q.add(t3);  
        q.add(t4);  
        q.add(t1);  
        q.add(t2);  
        q.add(t5);  
          
        System.out.println("初始队列容器：" + q);  
        System.out.println("第一个元素：" + q.take()); // 执行take后排序（取值后排序输出）  
        System.out.println("执行take方法后容器：" + q);  
          
    }  
}  


DelayQueue：带有延迟时间的Queue，其中的元素只有指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取到该元素，DelayQueue中的元素必须实现Delayed接口，DelayQueue是一个没有大小限制的队列，应用场景很多，比如对缓存超时的数据进行移除，任务超时处理，空闲连接的关闭等等
摘录网上代码，一个网吧上网的案例：


import java.util.concurrent.Delayed;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  
public class Wangmin implements Delayed {    
      
    private String name;    
    //身份证    
    private String id;    
    //截止时间    
    private long endTime;    
    //定义时间工具类  
    private TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS;  
        
    public Wangmin(String name,String id,long endTime){    
        this.name=name;    
        this.id=id;    
        this.endTime = endTime;    
    }    
        
    public String getName(){    
        return this.name;    
    }    
        
    public String getId(){    
        return this.id;    
    }    
        
    /**  
     * 用来判断是否到了截止时间  
     */    
    @Override    
    public long getDelay(TimeUnit unit) {   
        //return unit.convert(endTime, TimeUnit.MILLISECONDS) - unit.convert(System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);  
        return endTime - System.currentTimeMillis();  
    }    
    
    /**  
     * 相互批较排序用  
     */    
    @Override    
    public int compareTo(Delayed delayed) {    
        Wangmin w = (Wangmin)delayed;    
        return this.getDelay(this.timeUnit) - w.getDelay(this.timeUnit) > 0 ? 1:0;    
    }    
}    


import java.util.concurrent.DelayQueue;  
  
public class WangBa implements Runnable {    
      
    private DelayQueue queue = new DelayQueue();    
    public boolean yinye =true;    
        
    public void shangji(String name,String id,int money){    
        Wangmin man = new Wangmin(name, id, 1000 * money + System.currentTimeMillis());    
        System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"交钱"+money+"块,开始上机...");    
        this.queue.add(man);    
    }    
        
    public void xiaji(Wangmin man){    
        System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"时间到下机...");    
    }    
    
    @Override    
    public void run() {    
        while(yinye){    
            try {    
                Wangmin man = queue.take();    
                xiaji(man);    
            } catch (InterruptedException e) {    
                e.printStackTrace();    
            }    
        }    
    }    
        
    public static void main(String args[]){    
        try{    
            System.out.println("网吧开始营业");    
            WangBa siyu = new WangBa();    
            Thread shangwang = new Thread(siyu);    
            shangwang.start();    
                
            siyu.shangji("路人甲", "123", 1);    
            siyu.shangji("路人乙", "234", 10);    
            siyu.shangji("路人丙", "345", 5);    
        }    
        catch(Exception e){    
            e.printStackTrace();  
        }    
    
    }    
}    
           
               
                                           
                       
                 
            
                     

                 

                                                                                                                    
                         GPU云服务器
                                             
                         云服务器
                                                                                                                                                 
                                      
                     
                    
                                                                                               队列queue
                                                                                                           docker初识
                                                                                                           初识关系数据库
                                                                                                           queue()
                                                         
                 

               
              

             
               

                   
 文章版权归作者所有，未经允许请勿转载,若此文章存在违规行为，您可以联系管理员删除。

                 
                   
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    消息中间件——RabbitMQ（三）理解RabbitMQ核心概念和AMQP协议！
    
                                                     
    摘要：后续介绍交换机，生产者直接将消息投递到中。消息，服务器和应用程序之间传送的数据，由和组成。也称为消息队列，保存消息并将它们转发给消费者。主要是应为和有一个绑定的关系。

showImg(https://img-blog.csdnimg.cn/20190509221741422.gif);
showImg(https://img-blog.csdnimg.cn/20190731191914...
    
                                                   
                          
    
                                
    
                                    sihai
                                    
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Miracle_lihb

                    
男|高级讲师

                    

                     
                                                                      
      
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