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18种Queue你了解多少种呢 带你遨游队列的世界 二

  六、阻塞缓冲BlockingQueue接口6.1 宏观来看BlockingQueue(阻塞队列)BlockQueue满了,PUT操作被阻塞

  

  阻塞队列满了的情况

  BlockQueue为空,Take操作被阻塞

  

  阻塞队列为空的情况

  (1)BlockingQueue(阻塞队列)也是一种队列,支持阻塞的插入和移除方法。

  (3)阻塞的插入:当队列满时,队列会阻塞插入元素的线程,直到队列不满。

  (4)阻塞的移除:当队列为空,获取元素的线程会等待队列变为非空。

  (5)应用场景:生产者和消费者,生产者线程向队列里添加元素,消费者线程从队列里移除元素,阻塞队列时获取和存放元素的容器。

  (6)为什么要用阻塞队列:生产者生产和消费者消费的速率不一样,需要用队列来解决速率差问题,当队列满了或空的时候,则需要阻塞生产或消费动作来解决队列满或空的问题。

  6.2 案例解析

  线程A往阻塞队列(Blocking Queue)中添加元素,而线程B从阻塞队列中移除元素。

  当阻塞队列为空的时候 (一个元素都没有),则从队列中获取元素的操作将会被阻塞。生活中的案例:去海底捞吃火锅的时候,早上8点没人来吃火锅,所以需要等客人过来。翻译成线程:现在没有元素需要添加,而且阻塞队列为空,所以线程B不需要从队列中拿元素出来,所以线程B获取元素的操作被阻塞了。当阻塞队列满了的时候 (所有位置都放有元素),则从队列中添加元素的操作将会被阻塞。生活中的案例:去海底捞吃火锅的时候,人太多了,需要排号,等其他桌空出来了才能进去。翻译成线程:线程A往阻塞队列中添加元素,将队列填满了,线程B现在正在忙,无法拿出队列中的元素,所以阻塞队列没有地方再放元素了,这个时候线程A添加元素的操作就被阻塞了6.3 操刀BlockingQueue接口

  BlockingQueue接口的10个核心方法:

  

  继承的方法

  10个核心方法总结如下:

  

  BlockingQueue接口的10个核心方法

  有三大类操作:插入、移除、检查。

  插入有四种方法: add、offer、put、offer超时版。IllegalStateException - 队列满了ClassCastException - 添加的元素类型不匹配NullPointerException - 添加的元素为nullIllegalArgumentException - 添加的元素某些属性不匹配add方法特别之处用于添加失败时抛出异常,共有四种异常:offer方法特别之处用于添加失败时只返回falseput方法特别之处用于当阻塞队列满时,生产者如果往队列里put元素,则队列会一直阻塞生产者线程,直到队列可用或者响应中断退出offer超时方法特别之处用于当阻塞队列满时,生产者如果往队列里面插入元素,队列会阻塞生产者线程一段时间,如果超过了指定时间,生产者线程会退出,并返回false。移除有四种方法: remove、poll、take、poll超时版NoSuchElementException - 如果这个队列是空的remove方法特别之处用于移除失败时抛出异常poll方法特别之处用于移除失败时返回nulltake方法特别之处用于当阻塞队列为空时,消费者线程如果从队列里面移除元素,则队列会一直阻塞消费者线程,直到队列不为空poll超时方法特别之处用于当阻塞队列空时,消费者如果从队列里面删除元素,则队列会一直阻塞消费者线程,如果超过了指定时间,消费者线程会退出,并返回null检查有两种方法: element、peekelement方法用于检测头部元素的存在性,如果队列为空,则抛出异常,否则返回头部元素。peek方法用于检测头部元素的存在性,如果队列为空,返回特殊值null,否则返回头部的元素。6.4 BlockingQueue通过什么来阻塞插入和移除的?当往队列里插入一个元素时,如果队列不可用,那么阻塞生产者主要通过LockSupport. park(this)来实现。park这个方法会阻塞当前线程,只有以下4种情况中的一种发生时,该方法才会返回。与park对应的unpark执行或已经执行时。“已经执行”是指unpark先执行,然后再执行park的情况。线程被中断时。等待完time参数指定的毫秒数时。异常现象发生时,这个异常现象没有任何原因。6.5 哪些类继承了BlockingQueue接口?BlockingDeque接口 - 双端阻塞队列TransferQueue接口 - 传输队列6.6 哪些类实现了BlockingQueue接口?ArrayBlockingQueue类 - 由数组构成的有界阻塞队列LinkedBlockingQueue类 - 由链表构成的有界阻塞队列,界限默认大小为Integer.MAX_Value(2^31-1),值非常大,相当于无界。LinkedBlockingDeque类 - 由链表构成的双向阻塞队列LinkedTransferQueue类 - 由链表构成的无界阻塞队列SynchronousQueue类 - 不存储元素的阻塞队列,只有一个元素进行数据传递。LinkedTransferQueue类 - 由链表构成的无界阻塞TransferQueue队列DelayQueue类 - 使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列6.6 BlockingQueue接口继承了哪些接口BlockingQueue接口继承了Queue接口,可作为队列使用七、双端阻塞BlockingDeque接口7.1 从原理图上理解BlockDequeBlockQueue满了,两端的Take操作被阻塞

  

  BlockingDeque满了

  BlockQueue为空,两端的Take操作被阻塞

  

  BlockQueue为空

  7.2 BlockingDeque接口方法

  是阻塞队列BlockingQueue和双向队列Deque接口的结合。有如下方法:

  

  BlockingDeque接口方法

  示例:

  尝试执行以下方法:

  LinkedBlockingDeque queue=new LinkedBlockingDeque();

  queue.addFirst("test1");

  queue.addFirst(300);

  queue.addLast("400");

  最后队列中的元素顺序如下:

  300, test1, 400。

  先添加了test1放到队列的头部,然后在头部的前面放入300,所以300在最前面,成为头部,然后将400放入队列的尾部,所以最后的结果是300, test1, 400。

  

  队列种的元素

  7.3 BlockDeque和BlockQueue的对等方法

  

  BlockDeque和BlockQueue的对等方法

  7.4 BlockingDeque的特点线程安全。不允许使用null元素。无界和有界都可以。7.5 BlockingDeque接口继承了哪些接口?Queue接口,具有队列的功能Deque接口,具有双端队列的功能BlockingQueue接口,可作为阻塞队列使用7.6 哪些类实现了BlockDeque接口?LinkedBlockingDeque八、使命必达TransferQueue接口8.1 Transfer怎么理解?

  如果有消费者正在获取元素,则将队列中的元素传递给消费者。如果没有消费者,则等待消费者消费。我把它称作使命必达队列,必须将任务完成才能返回。

  8.2 生活中的案例针对TransferQueue的transfer方法圆通快递员要将小明的2个快递送货到门,韵达快递员也想将小明的2个快递送货到门。小明一次只能拿一个,快递员必须等小明拿了一个后,才能继续给第二个。针对TransferQueue的tryTransfer方法圆通快递员要将小明的2个快递送货到门,韵达快递员也想将小明的2个快递送货到门。发现小明不在家,就把快递直接放到菜鸟驿站了。针对TransferQueue的tryTransfer超时方法圆通快递员要将小明的2个快递送货到门,韵达快递员也想将小明的2个快递送货到门。发现小明不在家,于是先等了5分钟,发现小明还没有回来,就把快递直接放到菜鸟驿站了。8.3 TransferQueue的原理解析transfer(E e)原理如下图所示:

  

  transfer方法的原理原理图解释:生产者线程Producer Thread尝试将元素B传给消费者线程,如果没有消费者线程,则将元素B放到尾节点。并且生产者线程等待元素B被消费。当元素B被消费后,生产者线程返回。如果当前有消费者正在等待接收元素(消费者通过take方法或超时限制的poll方法时),transfer方法可以把生产者传入的元素立刻transfer(传输)给消费者。如果没有消费者等待接收元素,transfer方法会将元素放在队列的tail(尾)节点,并等到该元素被消费者消费了才返回。tryTransfer(E e)试探生产者传入的元素是否能直接传给消费者。如果没有消费者等待接收元素,则返回false。和transfer方法的区别是,无论消费者是否接收,方法立即返回。tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit)带有时间限制的tryTransfer方法。试图把生产者传入的元素直接传给消费者。如果没有消费者消费该元素则等待指定的时间再返回。如果超时了还没有消费元素,则返回false。如果在超时时间内消费了元素,则返回true。getWaitingConsumerCount()获取通过BlockingQueue.take()方法或超时限制poll方法等待接受元素的消费者数量。近似值。返回等待接收元素的消费者数量。hasWaitingConsumer()获取是否有通过BlockingQueue.tabke()方法或超时限制poll方法等待接受元素的消费者。返回true则表示至少有一个等待消费者。

  

  8.3 TransferQueue接口继承了哪些接口?BlockingQueue接口,可作为阻塞队列使用Queue接口,可作为队列使用8.4 哪些类实现了TransferQueue接口?LinkedTranferQueue接口

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