[转载] java多线程学习-java.util.concurrent详解(四) BlockingQueue

转载自http://janeky.iteye.com/blog/770671

--------------------------------------------------------------------------------- 
7.BlockingQueue 
    “支持两个附加操作的 Queue，这两个操作是：获取元素时等待队列变为非空，以及存储元素时等待空间变得可用。“ 

    这里我们主要讨论BlockingQueue的最典型实现：LinkedBlockingQueue 和ArrayBlockingQueue。两者的不同是底层的数据结构不够，一个是链表，另外一个是数组。 
    
    后面将要单独解释其他类型的BlockingQueue和SynchronousQueue 

    BlockingQueue的经典用途是 生产者-消费者模式 

    代码如下： 

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class TestBlockingQueue {

    public static void main(String[] args) {
        final BlockingQueue<Integer> queue=new LinkedBlockingQueue<Integer>(3);
        final Random random=new Random();

        class Producer implements Runnable{
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    try {
                        int i=random.nextInt(100);
                        queue.put(i);//当队列达到容量时候，会自动阻塞的
                        if(queue.size()==3)
                        {
                            System.out.println("full");
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }

        class Consumer implements Runnable{
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    try {
                        queue.take();//当队列为空时，也会自动阻塞
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }

        new Thread(new Producer()).start();
        new Thread(new Consumer()).start();
    }

}

    总结：BlockingQueue使用时候特别注意take 和 put 

8. DelayQueue 

我们先来学习一下JDK1.5 API中关于这个类的详细介绍： 
    “它是包含Delayed 元素的一个无界阻塞队列，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) 方法返回一个小于等于 0 的值时，将发生到期。即使无法使用 take 或 poll 移除未到期的元素，也不会将这些元素作为正常元素对待。例如，size 方法同时返回到期和未到期元素的计数。此队列不允许使用 null 元素。” 

    在现实生活中，很多DelayQueue的例子。就拿上海的SB会来说明，很多国家地区的开馆时间不同。你很早就来到园区，然后急急忙忙地跑到一些心仪的馆区，发现有些还没开，你吃了闭门羹。 

    仔细研究DelayQueue，你会发现它其实就是一个PriorityQueue的封装（按照delay时间排序），里面的元素都实现了Delayed接口，相关操作需要判断延时时间是否到了。 

    在实际应用中，有人拿它来管理跟实际相关的缓存、session等 

   下面我就通过 “上海SB会的例子来阐述DelayQueue的用法” 

代码如下： 

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TestDelayQueue {

    private class Stadium implements Delayed
    {
        long trigger;

        public Stadium(long i){
            trigger=System.currentTimeMillis()+i;
        }

        @Override
        public long getDelay(TimeUnit arg0) {
            long n=trigger-System.currentTimeMillis();
            return n;
        }

        @Override
        public int compareTo(Delayed arg0) {
            return (int)(this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)-arg0.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS));
        }

        public long getTriggerTime(){
            return trigger;
        }

    }
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        Random random=new Random();
        DelayQueue<Stadium> queue=new DelayQueue<Stadium>();
        TestDelayQueue t=new TestDelayQueue();

        for(int i=0;i<5;i++){
            queue.add(t.new Stadium(random.nextInt(30000)));
        }
        Thread.sleep(2000);

        while(true){
            Stadium s=queue.take();//延时时间未到就一直等待
            if(s!=null){
                System.out.println(System.currentTimeMillis()-s.getTriggerTime());//基本上是等于0
            }
            if(queue.size()==0)
                break;
        }
    }
}

    总结：适用于需要延时操作的队列管理 


9. SynchronousQueue 
    我们先来学习一下JDK1.5 API中关于这个类的详细介绍： 

    “一种阻塞队列，其中每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作 ，反之亦然。同步队列没有任何内部容量，甚至连一个队列的容量都没有。不能在同步队列上进行 peek，因为仅在试图要移除元素时，该元素才存在；除非另一个线程试图移除某个元素，否则也不能（使用任何方法）插入元素；也不能迭代队列，因为其中没有元素可用于迭代。队列的头 是尝试添加到队列中的首个已排队插入线程的元素；如果没有这样的已排队线程，则没有可用于移除的元素并且 poll() 将会返回 null。对于其他 Collection 方法（例如 contains），SynchronousQueue 作为一个空 collection。此队列不允许 null 元素。 
    同步队列类似于 CSP 和 Ada 中使用的 rendezvous 信道。它非常适合于传递性设计，在这种设计中，在一个线程中运行的对象要将某些信息、事件或任务传递给在另一个线程中运行的对象，它就必须与该对象同步。 “ 

    看起来很有意思吧。队列竟然是没有内部容量的。这个队列其实是BlockingQueue的一种实现。每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作，反之亦然。它给我们提供了在线程之间交换单一元素的极轻量级方法 

   应用举例：我们要在多个线程中传递一个变量。 

   代码如下（其实就是生产者消费者模式） 

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;

public class TestSynchronousQueue {

    class Producer implements Runnable {
        private BlockingQueue<String> queue;
        List<String> objects = Arrays.asList("one", "two", "three");

        public Producer(BlockingQueue<String> q) {
            this.queue = q;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                for (String s : objects) {
                    queue.put(s);// 产生数据放入队列中
                    System.out.printf("put:%s%n",s);
                }
                queue.put("Done");// 已完成的标志
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    class Consumer implements Runnable {
        private BlockingQueue<String> queue;

        public Consumer(BlockingQueue<String> q) {
            this.queue = q;
        }

        @Override
        public void run() {
            String obj = null;
            try {
                while (!((obj = queue.take()).equals("Done"))) {
                    System.out.println(obj);//从队列中读取对象
                    Thread.sleep(3000);     //故意sleep，证明Producer是put不进去的
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<String> q=new SynchronousQueue<String>();
        TestSynchronousQueue t=new TestSynchronousQueue();
        new Thread(t.new Producer(q)).start();
        new Thread(t.new Consumer(q)).start();
    }

}

   总结：SynchronousQueue主要用于单个元素在多线程之间的传递