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并发队列ConcurrentLinkedQueue和阻塞队列LinkedBlockingQueue用法

Java 作者:xz43 时间:2015-12-03 09:59:33 0 删除 编辑

在Java多线程应用中,队列的使用率很高,多数生产消费模型的首选数据结构就是队列(先进先出)。Java提供的线程安全的Queue可以分为阻塞队列和非阻塞队列,其中阻塞队列的典型例子是BlockingQueue,非阻塞队列的典型例子是ConcurrentLinkedQueue,在实际应用中要根据实际需要选用阻塞队列或者非阻塞队列。

注:什么叫线程安全?这个首先要明确。线程安全就是说多线程访问同一代码,不会产生不确定的结果。

并行和并发区别

1、并行是指两者同时执行一件事,比如赛跑,两个人都在不停的往前跑;
2、并发是指资源有限的情况下,两者交替轮流使用资源,比如一段路(单核CPU资源)同时只能过一个人,A走一段后,让给B,B用完继续给A ,交替使用,目的是提高效率

LinkedBlockingQueue
由于LinkedBlockingQueue实现是线程安全的,实现了先进先出等特性,是作为生产者消费者的首选,LinkedBlockingQueue 可以指定容量,也可以不指定,不指定的话,默认最大是Integer.MAX_VALUE,其中主要用到put和take方法,put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费,take方法在队列空的时候会阻塞,直到有队列成员被放进来。


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  1. package cn.thread;

  2. import java.util.concurrent.BlockingQueue;
  3. import java.util.concurrent.ExecutorService;
  4. import java.util.concurrent.Executors;
  5. import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

  6. /**
  7.  * 多线程模拟实现生产者/消费者模型
  8.  *
  9.  * @author 
  10.  * @version 1.0 2013-7-25 下午05:23:11
  11.  */
  12. public class BlockingQueueTest2 {
  13.     /**
  14.      *
  15.      * 定义装苹果的篮子
  16.      *
  17.      */
  18.     public class Basket {
  19.         // 篮子,能够容纳3个苹果
  20.         BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<String>(3);

  21.         // 生产苹果,放入篮子
  22.         public void produce() throws InterruptedException {
  23.             // put方法放入一个苹果,若basket满了,等到basket有位置
  24.             basket.put("An apple");
  25.         }

  26.         // 消费苹果,从篮子中取走
  27.         public String consume() throws InterruptedException {
  28.             // take方法取出一个苹果,若basket为空,等到basket有苹果为止(获取并移除此队列的头部)
  29.             return basket.take();
  30.         }
  31.     }

  32.     // 定义苹果生产者
  33.     class Producer implements Runnable {
  34.         private String instance;
  35.         private Basket basket;

  36.         public Producer(String instance, Basket basket) {
  37.             this.instance = instance;
  38.             this.basket = basket;
  39.         }

  40.         public void run() {
  41.             try {
  42.                 while (true) {
  43.                     // 生产苹果
  44.                     System.out.println("生产者准备生产苹果:" + instance);
  45.                     basket.produce();
  46.                     System.out.println("!生产者生产苹果完毕:" + instance);
  47.                     // 休眠300ms
  48.                     Thread.sleep(300);
  49.                 }
  50.             } catch (InterruptedException ex) {
  51.                 System.out.println("Producer Interrupted");
  52.             }
  53.         }
  54.     }

  55.     // 定义苹果消费者
  56.     class Consumer implements Runnable {
  57.         private String instance;
  58.         private Basket basket;

  59.         public Consumer(String instance, Basket basket) {
  60.             this.instance = instance;
  61.             this.basket = basket;
  62.         }

  63.         public void run() {
  64.             try {
  65.                 while (true) {
  66.                     // 消费苹果
  67.                     System.out.println("消费者准备消费苹果:" + instance);
  68.                     System.out.println(basket.consume());
  69.                     System.out.println("!消费者消费苹果完毕:" + instance);
  70.                     // 休眠1000ms
  71.                     Thread.sleep(1000);
  72.                 }
  73.             } catch (InterruptedException ex) {
  74.                 System.out.println("Consumer Interrupted");
  75.             }
  76.         }
  77.     }

  78.     public static void main(String[] args) {
  79.         BlockingQueueTest2 test = new BlockingQueueTest2();

  80.         // 建立一个装苹果的篮子
  81.         Basket basket = test.new Basket();

  82.         ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
  83.         Producer producer = test.new Producer("生产者001", basket);
  84.         Producer producer2 = test.new Producer("生产者002", basket);
  85.         Consumer consumer = test.new Consumer("消费者001", basket);
  86.         service.submit(producer);
  87.         service.submit(producer2);
  88.         service.submit(consumer);
  89.         // 程序运行5s后,所有任务停止
  90. // try {
  91. // Thread.sleep(1000 * 5);
  92. // } catch (InterruptedException e) {
  93. // e.printStackTrace();
  94. // }
  95. // service.shutdownNow();
  96.     }

  97. }
ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue是Queue的一个安全实现.Queue中元素按FIFO原则进行排序.采用CAS操作,来保证元素的一致性。
LinkedBlockingQueue是一个线程安全的阻塞队列,它实现了BlockingQueue接口,BlockingQueue接口继承自java.util.Queue接口,并在这个接口的基础上增加了take和put方法,这两个方法正是队列操作的阻塞版本。

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  1. package cn.thread;

  2. import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
  3. import java.util.concurrent.CountDownLatch;
  4. import java.util.concurrent.ExecutorService;
  5. import java.util.concurrent.Executors;

  6. public class ConcurrentLinkedQueueTest {
  7.     private static ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<Integer>();
  8.     private static int count = 2; // 线程个数
  9.     //CountDownLatch,一个同步辅助类,在完成一组正在其他线程中执行的操作之前,它允许一个或多个线程一直等待。
  10.     private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);

  11.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  12.         long timeStart = System.currentTimeMillis();
  13.         ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(4);
  14.         ConcurrentLinkedQueueTest.offer();
  15.         for (int i = 0; i < count; i++) {
  16.             es.submit(new Poll());
  17.         }
  18.         latch.await(); //使得主线程(main)阻塞直到latch.countDown()为零才继续执行
  19.         System.out.println("cost time " + (System.currentTimeMillis() - timeStart) + "ms");
  20.         es.shutdown();
  21.     }
  22.     
  23.     /**
  24.      * 生产
  25.      */
  26.     public static void offer() {
  27.         for (int i = 0; i < 100000; i++) {
  28.             queue.offer(i);
  29.         }
  30.     }


  31.     /**
  32.      * 消费
  33.      *
  34.      * @author 
  35.      * @version 1.0 2013-7-25 下午05:32:56
  36.      */
  37.     static class Poll implements Runnable {
  38.         public void run() {
  39.             // while (queue.size()>0) {
  40.             while (!queue.isEmpty()) {
  41.                 System.out.println(queue.poll());
  42.             }
  43.             latch.countDown();
  44.         }
  45.     }
  46. }

运行结果:
costtime 2360ms

改用while (queue.size()>0)后
运行结果:
cost time 46422ms

结果居然相差那么大,看了下ConcurrentLinkedQueue的API原来.size()是要遍历一遍集合的,难怪那么慢,所以尽量要避免用size而改用isEmpty().

总结了下, 在单位缺乏性能测试下,对自己的编程要求更加要严格,特别是在生产环境下更是要小心谨慎。





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