java中queue的使用

Queue接口與List望蜡、Set同一級(jí)別,都是繼承了Collection接口臼膏。LinkedList實(shí)現(xiàn)了Queue接 口危尿。Queue接口窄化了對(duì)LinkedList的方法的訪問(wèn)權(quán)限(即在方法中的參數(shù)類型如果是Queue時(shí),就完全只能訪問(wèn)Queue接口所定義的方法 了朗和,而不能直接訪問(wèn) LinkedList的非Queue的方法)错沽,以使得只有恰當(dāng)?shù)姆椒ú趴梢允褂谩lockingQueue 繼承了Queue接口眶拉。

隊(duì)列是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).它有兩個(gè)基本操作:在隊(duì)列尾部加人一個(gè)元素甥捺,和從隊(duì)列頭部移除一個(gè)元素就是說(shuō),隊(duì)列以一種先進(jìn)先出的方式管理數(shù)據(jù)镀层,如果你試圖向一個(gè) 已經(jīng)滿了的阻塞隊(duì)列中添加一個(gè)元素或者是從一個(gè)空的阻塞隊(duì)列中移除一個(gè)元索,將導(dǎo)致線程阻塞.在多線程進(jìn)行合作時(shí)皿曲,阻塞隊(duì)列是很有用的工具唱逢。工作者線程可 以定期地把中間結(jié)果存到阻塞隊(duì)列中而其他工作者線線程把中間結(jié)果取出并在將來(lái)修改它們。隊(duì)列會(huì)自動(dòng)平衡負(fù)載屋休。如果第一個(gè)線程集運(yùn)行得比第二個(gè)慢坞古,則第二個(gè) 線程集在等待結(jié)果時(shí)就會(huì)阻塞。如果第一個(gè)線程集運(yùn)行得快劫樟,那么它將等待第二個(gè)線程集趕上來(lái)痪枫。下表顯示了jdk1.5中的阻塞隊(duì)列的操作:

add增加一個(gè)元索如果隊(duì)列已滿,則拋出一個(gè)IIIegaISlabEepeplian異常

remove移除并返回隊(duì)列頭部的元素如果隊(duì)列為空叠艳,則拋出一個(gè)NoSuchElementException異常

element返回隊(duì)列頭部的元素如果隊(duì)列為空奶陈,則拋出一個(gè)NoSuchElementException異常

offer添加一個(gè)元素并返回true如果隊(duì)列已滿,則返回false

poll移除并返問(wèn)隊(duì)列頭部的元素如果隊(duì)列為空附较,則返回null

peek返回隊(duì)列頭部的元素如果隊(duì)列為空吃粒,則返回null

put添加一個(gè)元素如果隊(duì)列滿,則阻塞

take移除并返回隊(duì)列頭部的元素如果隊(duì)列為空拒课,則阻塞

remove徐勃、element事示、offer 、poll僻肖、peek 其實(shí)是屬于Queue接口肖爵。

阻塞隊(duì)列的操作可以根據(jù)它們的響應(yīng)方式分為以下三類:aad、removee和element操作在你試圖為一個(gè)已滿的隊(duì)列增加元素或從空隊(duì)列取得元素時(shí) 拋出異常臀脏。當(dāng)然劝堪,在多線程程序中,隊(duì)列在任何時(shí)間都可能變成滿的或空的谁榜,所以你可能想使用offer幅聘、poll、peek方法窃植。這些方法在無(wú)法完成任務(wù)時(shí) 只是給出一個(gè)出錯(cuò)示而不會(huì)拋出異常帝蒿。

注意:poll和peek方法出錯(cuò)進(jìn)返回null。因此巷怜,向隊(duì)列中插入null值是不合法的葛超。

還有帶超時(shí)的offer和poll方法變種,例如延塑,下面的調(diào)用:

boolean success = q.offer(x,100,TimeUnit.MILLISECONDS);

嘗試在100毫秒內(nèi)向隊(duì)列尾部插入一個(gè)元素绣张。如果成功,立即返回true关带;否則侥涵,當(dāng)?shù)竭_(dá)超時(shí)進(jìn),返回false宋雏。同樣地芜飘,調(diào)用:

Object head = q.poll(100, TimeUnit.MILLISECONDS);

如果在100毫秒內(nèi)成功地移除了隊(duì)列頭元素,則立即返回頭元素磨总;否則在到達(dá)超時(shí)時(shí)嗦明,返回null。

最后蚪燕,我們有阻塞操作put和take娶牌。put方法在隊(duì)列滿時(shí)阻塞,take方法在隊(duì)列空時(shí)阻塞馆纳。

java.ulil.concurrent包提供了阻塞隊(duì)列的4個(gè)變種诗良。默認(rèn)情況下,LinkedBlockingQueue的容量是沒(méi)有上限的(說(shuō)的不準(zhǔn)確鲁驶,在不指定時(shí)容量為Integer.MAX_VALUE累榜,不要然的話在put時(shí)怎么會(huì)受阻呢),但是也可以選擇指定其最大容量,它是基于鏈表的隊(duì)列壹罚,此隊(duì)列按 FIFO(先進(jìn)先出)排序元素葛作。

ArrayBlockingQueue在構(gòu)造時(shí)需要指定容量, 并可以選擇是否需要公平性猖凛,如果公平參數(shù)被設(shè)置true赂蠢,等待時(shí)間最長(zhǎng)的線程會(huì)優(yōu)先得到處理(其實(shí)就是通過(guò)將ReentrantLock設(shè)置為true來(lái) 達(dá)到這種公平性的:即等待時(shí)間最長(zhǎng)的線程會(huì)先操作)。通常辨泳,公平性會(huì)使你在性能上付出代價(jià)虱岂,只有在的確非常需要的時(shí)候再使用它。它是基于數(shù)組的阻塞循環(huán)隊(duì) 列菠红,此隊(duì)列按 FIFO(先進(jìn)先出)原則對(duì)元素進(jìn)行排序第岖。

PriorityBlockingQueue是一個(gè)帶優(yōu)先級(jí)的 隊(duì)列,而不是先進(jìn)先出隊(duì)列试溯。元素按優(yōu)先級(jí)順序被移除蔑滓,該隊(duì)列也沒(méi)有上限(看了一下源碼,PriorityBlockingQueue是對(duì) PriorityQueue的再次包裝遇绞,是基于堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的键袱,而PriorityQueue是沒(méi)有容量限制的,與ArrayList一樣摹闽,所以在優(yōu)先阻塞 隊(duì)列上put時(shí)是不會(huì)受阻的蹄咖。雖然此隊(duì)列邏輯上是無(wú)界的,但是由于資源被耗盡付鹿,所以試圖執(zhí)行添加操作可能會(huì)導(dǎo)致 OutOfMemoryError)澜汤,但是如果隊(duì)列為空,那么取元素的操作take就會(huì)阻塞舵匾,所以它的檢索操作take是受阻的银亲。另外,往入該隊(duì)列中的元 素要具有比較能力纽匙。

最后,DelayQueue(基于PriorityQueue來(lái)實(shí)現(xiàn)的)是一個(gè)存放Delayed 元素的無(wú)界阻塞隊(duì)列拍谐,只有在延遲期滿時(shí)才能從中提取元素烛缔。該隊(duì)列的頭部是延遲期滿后保存時(shí)間最長(zhǎng)的 Delayed 元素。如果延遲都還沒(méi)有期滿轩拨,則隊(duì)列沒(méi)有頭部践瓷,并且poll將返回null。當(dāng)一個(gè)元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一個(gè)小于或等于零的值時(shí)亡蓉,則出現(xiàn)期滿晕翠,poll就以移除這個(gè)元素了。此隊(duì)列不允許使用 null 元素。 下面是延遲接口:

Java代碼

public interface Delayed extends Comparable {

long getDelay(TimeUnit unit);

}

放入DelayQueue的元素還將要實(shí)現(xiàn)compareTo方法淋肾,DelayQueue使用這個(gè)來(lái)為元素排序硫麻。

下面的實(shí)例展示了如何使用阻塞隊(duì)列來(lái)控制線程集。程序在一個(gè)目錄及它的所有子目錄下搜索所有文件樊卓,打印出包含指定關(guān)鍵字的文件列表拿愧。從下面實(shí)例可以看出,使用阻塞隊(duì)列兩個(gè)顯著的好處就是:多線程操作共同的隊(duì)列時(shí)不需要額外的同步碌尔,另外就是隊(duì)列會(huì)自動(dòng)平衡負(fù)載浇辜,即那邊(生產(chǎn)與消費(fèi)兩邊)處理快了就會(huì)被阻塞掉,從而減少兩邊的處理速度差距唾戚。下面是具體實(shí)現(xiàn):

Java代碼

public class BlockingQueueTest {

public static void main(String[] args) {

Scanner in = new Scanner(System.in);

System.out.print("Enter base directory (e.g. /usr/local/jdk5.0/src): ");

String directory = in.nextLine();

System.out.print("Enter keyword (e.g. volatile): ");

String keyword = in.nextLine();

final int FILE_QUEUE_SIZE = 10;// 阻塞隊(duì)列大小

final int SEARCH_THREADS = 100;// 關(guān)鍵字搜索線程個(gè)數(shù)

// 基于ArrayBlockingQueue的阻塞隊(duì)列

BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(

FILE_QUEUE_SIZE);

//只啟動(dòng)一個(gè)線程來(lái)搜索目錄

FileEnumerationTask enumerator = new FileEnumerationTask(queue,

new File(directory));

new Thread(enumerator).start();

//啟動(dòng)100個(gè)線程用來(lái)在文件中搜索指定的關(guān)鍵字

for (int i = 1; i <= SEARCH_THREADS; i++)

new Thread(new SearchTask(queue, keyword)).start();

}

}

class FileEnumerationTask implements Runnable {

//啞元文件對(duì)象柳洋,放在阻塞隊(duì)列最后,用來(lái)標(biāo)示文件已被遍歷完

public static File DUMMY = new File("");

private BlockingQueue queue;

private File startingDirectory;

public FileEnumerationTask(BlockingQueue queue, File startingDirectory) {

this.queue = queue;

this.startingDirectory = startingDirectory;

}

public void run() {

try {

enumerate(startingDirectory);

queue.put(DUMMY);//執(zhí)行到這里說(shuō)明指定的目錄下文件已被遍歷完

} catch (InterruptedException e) {

}

}

// 將指定目錄下的所有文件以File對(duì)象的形式放入阻塞隊(duì)列中

public void enumerate(File directory) throws InterruptedException {

File[] files = directory.listFiles();

for (File file : files) {

if (file.isDirectory())

enumerate(file);

else

//將元素放入隊(duì)尾叹坦,如果隊(duì)列滿熊镣,則阻塞

queue.put(file);

}

}

}

class SearchTask implements Runnable {

private BlockingQueue queue;

private String keyword;

public SearchTask(BlockingQueue queue, String keyword) {

this.queue = queue;

this.keyword = keyword;

}

public void run() {

try {

boolean done = false;

while (!done) {

//取出隊(duì)首元素,如果隊(duì)列為空立由,則阻塞

File file = queue.take();

if (file == FileEnumerationTask.DUMMY) {

//取出來(lái)后重新放入轧钓,好讓其他線程讀到它時(shí)也很快的結(jié)束

queue.put(file);

done = true;

} else

search(file);

}

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

} catch (InterruptedException e) {

}

}

public void search(File file) throws IOException {

Scanner in = new Scanner(new FileInputStream(file));

int lineNumber = 0;

while (in.hasNextLine()) {

lineNumber++;

String line = in.nextLine();

if (line.contains(keyword))

System.out.printf("%s:%d:%s%n", file.getPath(), lineNumber,

line);

}

in.close();

}

}

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