延遲隊(duì)列:往隊(duì)列中放入的元素具有一定的延遲時(shí)間半火,延遲時(shí)間到期后,take或者poll方法才能獲取到這些元素檩赢。
先看以下延遲隊(duì)列的構(gòu)造:
//1.隊(duì)列中的元素通過(guò)實(shí)現(xiàn)Delayed接口來(lái)實(shí)現(xiàn)延遲時(shí)間控制
//2.隊(duì)列實(shí)現(xiàn)BlockingQueue接口搬卒,實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的阻塞功能
public class DelayQueue<E extends Delayed> extends AbstractQueue<E>
implements BlockingQueue<E> {
//操作公共資源的地方瑟俭,采用加鎖方式實(shí)現(xiàn)
private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
//隊(duì)列內(nèi)部使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列來(lái)存放元素
private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();
//隊(duì)列使用Condition來(lái)控制讀寫(xiě)線程的相互等待
private final Condition available = lock.newCondition
//leader:用于標(biāo)記是否已經(jīng)有線程與頭節(jié)點(diǎn)配對(duì)了,并且記錄是哪個(gè)線程配對(duì)的秀睛。
private Thread leader = null;
}
作為一個(gè)阻塞隊(duì)列尔当,則一定具備offer,take蹂安,poll的能力椭迎,下面我們一一來(lái)看以下具體的實(shí)現(xiàn)。
offer方法:
//新增元素
public boolean offer(E e) {
//通過(guò)鎖來(lái)控制并發(fā)
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//優(yōu)先隊(duì)列中存放元素
q.offer(e);
//才放入的元素成為了頭節(jié)點(diǎn)田盈,則有兩種情況畜号,第一種是隊(duì)列本身為空,這種情況下是否重置leader=null其實(shí)沒(méi)有影響允瞧,因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候本身leader就為Null
//另外一種情況是新放入的元素由于優(yōu)先級(jí)最高简软,所以變?yōu)榱祟^節(jié)點(diǎn),這個(gè)時(shí)候需要重新設(shè)置leader為null述暂,并且喚醒等待中的線程痹升,讓取數(shù)線程重新和新的頭節(jié)點(diǎn)配對(duì)
//因?yàn)樾碌念^節(jié)點(diǎn)的delay時(shí)間肯定不同了,所以需要線程醒來(lái)后畦韭,重新配對(duì)疼蛾,重新設(shè)置睡眠時(shí)間(take方法的代碼1處)
if (q.peek() == e) {
leader = null;
available.signal();
}
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
take方法:
/***
一直等待,直到隊(duì)列中有元素到期艺配,或者線程被中斷
***/
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly(); //獲取鎖并接受中斷
try {
for (;;) {
E first = q.peek();
if (first == null) //隊(duì)列為空
available.await(); //睡眠當(dāng)前線程察郁,釋放鎖,讓其它線程(生產(chǎn)者或者消費(fèi)者)操作
else { //隊(duì)列不為空
long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);//獲取頭節(jié)點(diǎn)的過(guò)期時(shí)間
if (delay <= 0) //頭節(jié)點(diǎn)已經(jīng)過(guò)期转唉,直接返回節(jié)點(diǎn)
return q.poll();
first = null; // don't retain ref while waiting
//頭節(jié)點(diǎn)未過(guò)期皮钠,說(shuō)明所有節(jié)點(diǎn)都還未過(guò)期,無(wú)法出隊(duì)列赠法, 當(dāng)前線程需要睡眠等待
if (leader != null) //leader的設(shè)定是標(biāo)記即將獲取元素的線程麦轰,如果它不等于空,說(shuō)明當(dāng)前即將過(guò)期的頭節(jié)點(diǎn)已經(jīng)有其它線程預(yù)定了砖织,所以當(dāng)前線程只能睡眠了原朝。
available.await();
else {//如果leader等于空,則當(dāng)前線程為本次獲取該頭節(jié)點(diǎn)的線程
Thread thisThread = Thread.currentThread();
leader = thisThread;
try {
//代碼1
available.awaitNanos(delay); //讓當(dāng)前線程睡眠時(shí)間等于頭節(jié)點(diǎn)到期時(shí)間
} finally {
//當(dāng)前線程從睡眠中醒來(lái)镶苞,或者被中斷喳坠。如果是正常醒來(lái), 則delay<=0了茂蚓,下一次循環(huán)則會(huì)出隊(duì)列壕鹉,所以讓出leader位置剃幌。
//如果是被中斷,則說(shuō)明本線程放棄了獲取元素的權(quán)力晾浴,同樣需要讓出leader的位置
if (leader == thisThread)
leader = null;
}
}
}
}
} finally {
//如果leader為空(當(dāng)前頭節(jié)點(diǎn)沒(méi)有被預(yù)定)负乡,并且隊(duì)列不為空,喚醒在條件上等待的線程
if (leader == null && q.peek() != null)
available.signal();
lock.unlock();//釋放鎖
}
}
poll方法與take方法類似脊凰,只是多了一個(gè)方法自帶的過(guò)期時(shí)間:
//帶過(guò)期時(shí)間的獲取元素
//該方法一直等待元素過(guò)期抖棘,直到方法指定的timeout到期
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
long nanos = unit.toNanos(timeout); //方法等待過(guò)期時(shí)間
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
for (;;) {
E first = q.peek();
if (first == null) { //如果頭節(jié)點(diǎn)等于空
if (nanos <= 0) //方法等待到期
return null;
else
nanos = available.awaitNanos(nanos); //隊(duì)列中沒(méi)有可以出隊(duì)的元素,則讓當(dāng)前線程阻塞
} else { //頭節(jié)點(diǎn)不等于空
long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);
if (delay <= 0) //頭節(jié)點(diǎn)延遲時(shí)間過(guò)期狸涌,則直接出隊(duì)列
return q.poll();
if (nanos <= 0) //如果頭節(jié)點(diǎn)還未過(guò)期切省,而方法等待時(shí)間過(guò)期,則返回null
return null;
first = null; // don't retain ref while waiting //線程等待期間不引用頭節(jié)點(diǎn)
//-----以下是阻塞隊(duì)列的邏輯---------
// //如果方法等待時(shí)間比頭節(jié)點(diǎn)過(guò)期時(shí)間小帕胆,則睡眠方法等待時(shí)間(取谐Α),否則如果leader!=null(頭節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被預(yù)定)懒豹,則同樣睡眠方法等待時(shí)間(取大)
if (nanos < delay || leader != null)
nanos = available.awaitNanos(nanos);
else { //如果方法等待的時(shí)間大于頭節(jié)點(diǎn)過(guò)期時(shí)間(方法能等到頭節(jié)點(diǎn)過(guò)期并將它取出芙盘,但是當(dāng)前頭節(jié)點(diǎn)還未過(guò)期),并且leader線程等于null
Thread thisThread = Thread.currentThread();
leader = thisThread; //當(dāng)前線程獲得與頭節(jié)點(diǎn)配對(duì)的資格
try {
long timeLeft = available.awaitNanos(delay); //線程睡眠頭節(jié)點(diǎn)過(guò)期時(shí)間
nanos -= delay - timeLeft; //方法等待時(shí)間減去本次已經(jīng)等待的實(shí)際時(shí)間脸秽,然后自旋重新檢查元素過(guò)期情況儒老。
} finally { //見(jiàn)take方法的說(shuō)明
if (leader == thisThread)
leader = null;
}
}
}
}
} finally {//見(jiàn)take方法的說(shuō)明
if (leader == null && q.peek() != null)
available.signal();
lock.unlock();
}
}
總結(jié):
1.要想使用延遲隊(duì)列,則元素一定要實(shí)現(xiàn)Delayed接口
2.延遲隊(duì)列中记餐,線程安全的問(wèn)題是通過(guò)顯示的重入鎖控制的驮樊,所以同一時(shí)間只有一個(gè)線程在操作
3.內(nèi)部是用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列來(lái)存放元素的,優(yōu)先級(jí)隊(duì)列非線程安全剥扣,所以才需要2.
4.線程等待是通過(guò)顯示鎖的條件進(jìn)行等待的巩剖,由于Condition的實(shí)現(xiàn)也是一個(gè)FIFO隊(duì)列铝穷,所以DelayQueue是一個(gè)公平策略的隊(duì)列钠怯。
5.每一個(gè)線程是否進(jìn)行睡眠,或者睡眠多久曙聂,其關(guān)鍵是leader決定的晦炊,因?yàn)閘eader告知了當(dāng)前線程頭節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)被別的線程配對(duì)。