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[默认分类] 并发队列ConcurrentLinkedQueue和阻塞队列LinkedBlockingQueue用法

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  • TA的每日心情
    开心
    2021-12-13 21:45
  • 签到天数: 15 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2018-7-6 12:35:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
    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。

    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 林计钦
    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. }
    复制代码

    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。

    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 林计钦
    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. }
    复制代码

    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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