7阻塞队列知道吗?
说明
本文目录前是相关视频的名字和具体视频中思维导图的名字
题目
7阻塞队列知道吗?
35 阻塞队列理论
package blockingqueue7;
/**
*
* ArrayBLockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO(先进先出）原则对元素进行排序。
* LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻寨队列，此队列按FIFO(先进先出）排序元素，不吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。
* SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻寨状态，吞叶量通常要高
*
* 1队列
*
* 2阻塞队列
* 2.1 阻塞队列有没有好的一面
*
* 2.2 不得不阻塞，你如何管理
*
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/9 23:02
*/
public class BlockingQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
}
}
P36 阻塞队列接口结构和实现类
队列+阻塞队列
阻塞队列，顾名思义，首先它是一个队列，而一个阻寨队列在数据结构中所起的作用大致如下图所示:
当阻塞队列是空时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞。
当阻塞队列是满时，往队列里添加元素的操作将会被阻塞。
试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他的线程往空的队列插入新的元素。
同样
试图往已满的阻寨队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞，直到其他的线程从列中移除一个或者多个元素或者完全清空队列后使队列重新变得空闲起来并后续新增
为什么用？有什么好处？
在多线程领域:所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程〈即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤醒
为什么需要BlockingQueue
好处是我们不需要关心什么时候需要阻塞线租，什么时候需要唤醒线程，因为这一切BlockingQueue都给你一手包办了
在concurrent包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。
BlockingQueue的核心方法
37 阻塞队列api之抛出异常组
package blockingqueue7;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
/**
*
* ArrayBLockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO(先进先出）原则对元素进行排序。
* LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻寨队列，此队列按FIFO(先进先出）排序元素，不吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。
* SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻寨状态，吞吐量通常要高
*
* 1队列
*
* 2阻塞队列
* 2.1 阻塞队列有没有好的一面
*
* 2.2 不得不阻塞，你如何管理
*
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/9 23:02
*/
public class BlockingQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//List list=new ArrayList();
BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(blockingQueue.add("a"));
System.out.println(blockingQueue.add("b"));
System.out.println(blockingQueue.add("c"));
// System.out.println(blockingQueue.add("x"));//IllegalStateException: Queue full
System.out.println(blockingQueue.element());//队首
System.out.println(blockingQueue.remove());
System.out.println(blockingQueue.remove());
System.out.println(blockingQueue.remove());
// System.out.println(blockingQueue.remove());//NoSuchElementException
System.out.println(blockingQueue.element());//NoSuchElementException
}
}
38 阻塞队列api之返回布尔值组
package blockingqueue7;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
*
* ArrayBLockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO(先进先出）原则对元素进行排序。
* LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻寨队列，此队列按FIFO(先进先出）排序元素，不吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。
* SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻寨状态，吞吐量通常要高
*
* 1队列
*
* 2阻塞队列
* 2.1 阻塞队列有没有好的一面
*
* 2.2 不得不阻塞，你如何管理
*
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/9 23:02
*/
public class BlockingQueueDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//List list=new ArrayList();
BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
System.out.println(blockingQueue.offer("x"));//false
System.out.println(blockingQueue.peek());//队首
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());//null
System.out.println(blockingQueue.peek());//null
// =========================================
// System.out.println(blockingQueue.add("a"));
// System.out.println(blockingQueue.add("b"));
// System.out.println(blockingQueue.add("c"));
// //System.out.println(blockingQueue.add("x"));//IllegalStateException: Queue full
//
// System.out.println(blockingQueue.element());//队首
//
// System.out.println(blockingQueue.remove());
// System.out.println(blockingQueue.remove());
// System.out.println(blockingQueue.remove());
// //System.out.println(blockingQueue.remove());//NoSuchElementException
//
// System.out.println(blockingQueue.element());//NoSuchElementException
//
// =========================================
}
}
package blockingqueue7;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
*
* ArrayBLockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO(先进先出）原则对元素进行排序。
* LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻寨队列，此队列按FIFO(先进先出）排序元素，不吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。
* SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻寨状态，吞吐量通常要高
*
* 1队列
*
* 2阻塞队列
* 2.1 阻塞队列有没有好的一面
*
* 2.2 不得不阻塞，你如何管理
*
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/9 23:02
*/
public class BlockingQueueDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//List list=new ArrayList();
BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(blockingQueue.offer("a", 2L, TimeUnit.SECONDS));
System.out.println(blockingQueue.offer("a", 2L, TimeUnit.SECONDS));
System.out.println(blockingQueue.offer("a", 2L, TimeUnit.SECONDS));
System.out.println(blockingQueue.offer("x", 2L, TimeUnit.SECONDS));//false
blockingQueue.poll(2L, TimeUnit.SECONDS);
blockingQueue.poll(2L, TimeUnit.SECONDS);
blockingQueue.poll(2L, TimeUnit.SECONDS);
blockingQueue.poll(2L, TimeUnit.SECONDS);//false
// =========================================
// blockingQueue.put("a");
// blockingQueue.put("a");
// blockingQueue.put("a");
// System.out.println("========");
// //blockingQueue.put("x");//阻塞
//
// blockingQueue.take();
// blockingQueue.take();
// blockingQueue.take();
// blockingQueue.take();//阻塞
// =========================================
// =========================================
// System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
// System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
// System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
// System.out.println(blockingQueue.offer("x"));//false
//
// System.out.println(blockingQueue.peek());//队首
//
// System.out.println(blockingQueue.poll());
// System.out.println(blockingQueue.poll());
// System.out.println(blockingQueue.poll());
// System.out.println(blockingQueue.poll());//null
//
// System.out.println(blockingQueue.peek());//null
// =========================================
// =========================================
// System.out.println(blockingQueue.add("a"));
// System.out.println(blockingQueue.add("b"));
// System.out.println(blockingQueue.add("c"));
// //System.out.println(blockingQueue.add("x"));//IllegalStateException: Queue full
//
// System.out.println(blockingQueue.element());//队首
//
// System.out.println(blockingQueue.remove());
// System.out.println(blockingQueue.remove());
// System.out.println(blockingQueue.remove());
// //System.out.println(blockingQueue.remove());//NoSuchElementException
//
// System.out.println(blockingQueue.element());//NoSuchElementException
//
// =========================================
}
}
架构梳理+ 种类分析
架构介绍
种类分析
ArrayBlockingQueue :由数组结构组成的有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue:由链袤结构组成的有界(但大小默认值为Integer.MAX_VALUE)阻塞队列。
PriorityBlockingQueue :支持优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue:使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。
SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列，也即单个元素的队列。
LinkedTransferQueue:由链表结构组成的无界阻塞队列。
LinkedBlockingDeque :由链表结构组成的双向阻塞队列
40 阻塞队列之同步SynchronousQueue队列
SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列，也即单个元素的队列。
理论
SynchronousQueue没有容量。
与其他BlockingQueue不同，SynchronousQueue是一个不存储元素的BlockingQueue。
每一个put操作必须要等待一个take操作，否则不能继续添加元素，反之亦然。
SynchronousQueueDemo
package blockingqueue7;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/10 09:33
*/
public class SynchronousQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue<String> blockingQueue=new SynchronousQueue<>();
new Thread(()->{
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put 1");
blockingQueue.put("1");
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put 2");
blockingQueue.put("2");
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put 3");
blockingQueue.put("3");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
},"AAA").start();
new Thread(()->{
try {
//tsleep
try{ TimeUnit.SECONDS.sleep(5); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); }
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+blockingQueue.take());
try{ TimeUnit.SECONDS.sleep(5); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); }
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+blockingQueue.take());
try{ TimeUnit.SECONDS.sleep(5); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); }
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+blockingQueue.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
},"BBB").start();
}
}
AAA put 1
BBB 1
AAA put 2
BBB 2
AAA put 3
BBB 3
用在哪里
生产者消费者模式
41 线程通信之生产者消费者传统版
传统版
ProdConsumer_TraditionDemo
package blockingqueue7;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class ShareData{//资源类
private int number=0;
private Lock lock=new ReentrantLock();
private Condition condition=lock.newCondition();
public void increment()throws Exception{
lock.lock();
try {
//1 判断
while (number!=0){
//等待，不能生成
condition.await();
}
//2 干活
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+number);
//3 通知唤醒
condition.signalAll();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void decrement()throws Exception{
lock.lock();
try {
//1 判断
while (number==0){
//等待，不能生成
condition.await();
}
//2 干活
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+number);
//3 通知唤醒
condition.signalAll();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
/**
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/10 19:12
*
* 题目：一个初始值为零的变量，两个线程对其交替操作，一个加1一个减1，来5轮
*
* 1 线程 操作(方法) 资源类
* 2 判断 干活 通知
* 3 防止虚假唤醒机制
*/
public class ProdConsumer_TraditionDemo {
public static void main(String[] args) {
ShareData shareData=new ShareData();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
shareData.increment();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"AA").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
shareData.decrement();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"BB").start();
}
}
AA 1
BB 0
AA 1
BB 0
AA 1
BB 0
AA 1
BB 0
AA 1
BB 0
42 Synchronized和Lock有什么区别
package blockingqueue7;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/10 19:43
* 题目：synchronize和lock有什么区别？用新的lock有什么好处？你举例说说
* 1原始构成
* synchronized是关键字属于JVM层面，
* monitorenter(底层是通过monitor对象来完成，其实wait/notify等方法也依赖于monitor对象只有在同步块或方法中才能调wait/notify等方法
* monitorexit
* Lock是具体类(java.util.concurrent.Locks.Lock)是api层面的锁*
*
* 2使用方法
* synchronized不需要用户去手动释放锁，当synchronized代码执行完后系统会自动让线程释放对锁的占用ReentrantLock则需要用户去手动释放锁若没有主动释放锁，就有可能导致出现死锁现象。
* 需要Lock()利unlock()方法配合try/finally语句块来完成。
*
* 3等待是否可中断
* synchronized不可中断，除非抛出异常或者正常运行完成
* ReentrantLock可中断， 1.设置超时方法 tryLock(Long timeout，TimeUnit unit)
* 2.LockInterruptibly()放代码块中，调用interrupt()方法可中断
*
* 4加锁是否公平
* synchronized非公平锁
* ReentrantLock两者都可以，默认非公平锁，构造方法可以传入booLean值，true为公平锁，false为非公平锁
*
* 5锁绑定多个条种condition
* synchronized没有
* ReentrantLock用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，可以精确唤醒，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。
*
*
* 题目:多钱程之问按顾序调用，实现A->B->C三个钱程启动，要求如下:
* AA打写5次，BB打印10次，CC打写25次
* 紧接着
* AA打写5次，BB打印10次，CC打写25次
* ......
* 来10轮
*
*
*/
public class SyncAndReentrantLockDemo {
public static void main(String[] args) {
synchronized (new Object()){
}
new ReentrantLock();
}
}
E:\IdeaProjects\JavaMS\out\production\second\blockingqueue7>javap -c SyncAndReentrantLockDemo.class
Compiled from "SyncAndReentrantLockDemo.java"
public class blockingqueue7.SyncAndReentrantLockDemo {
public blockingqueue7.SyncAndReentrantLockDemo();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: new #2 // class java/lang/Object
3: dup
4: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
7: dup
8: astore_1
9: monitorenter
10: aload_1
11: monitorexit //正常退出
12: goto 20
15: astore_2
16: aload_1
17: monitorexit //异常退出
18: aload_2
19: athrow
20: new #3 // class java/util/concurrent/locks/ReentrantLock
23: dup
24: invokespecial #4 // Method java/util/concurrent/locks/ReentrantLock."<init>":()V
27: pop
28: return
Exception table:
from to target type
10 12 15 any
15 18 15 any
}
43 锁绑定多个条件Condition
package blockingqueue7;
import java.util.Locale;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/10 19:43
*
*
* 题目:多钱程之问按顾序调用，实现A->B->C三个钱程启动，要求如下:
* AA打写5次，BB打印10次，CC打写25次
* 紧接着
* AA打写5次，BB打印10次，CC打写25次
* ......
* 来10轮
*
*
*/
class ShareResource{
private int number=1;//A:1 B:2 C:3
private Lock lock=new ReentrantLock();
private Condition c1=lock.newCondition();
private Condition c2=lock.newCondition();
private Condition c3=lock.newCondition();
public void print5(){
lock.lock();
try {
//1判断
while (number!=1){
c1.await();
}
//2干活
for (int i = 1; i <=5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i);
}
//3通知
number=2;
c2.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void print10(){
lock.lock();
try {
//1判断
while (number!=2){
c2.await();
}
//2干活
for (int i = 1; i <=10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i);
}
//3通知
number=3;
c3.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void print15(){
lock.lock();
try {
//1判断
while (number!=3){
c3.await();
}
//2干活
for (int i = 1; i <=15; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i);
}
//3通知
number=1;
c1.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
public class SyncAndReentrantLockDemo {
public static void main(String[] args) {
ShareResource shareResource=new ShareResource();
new Thread(()->{
for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
shareResource.print5();
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
shareResource.print10();
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
shareResource.print15();
}
},"C").start();
}
}
A 1
A 2
A 3
A 4
A 5
B 1
B 2
B 3
B 4
B 5
B 6
B 7
B 8
B 9
B 10
C 1
C 2
C 3
C 4
C 5
C 6
C 7
C 8
C 9
C 10
C 11
C 12
C 13
C 14
C 15
阻塞队列版
44 线程通信之生产者消费者阻塞队列版
package blockingqueue7;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
class MyResource{
private volatile boolean FLAG=true;//默认开启，进行生产+消费
private AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger();
BlockingQueue<String> blockingQueue=null;
public MyResource(BlockingQueue<String> blockingQueue) {
this.blockingQueue = blockingQueue;
System.out.println(blockingQueue.getClass().getName());
}
public void myProd()throws Exception{
String data=null;
boolean retValue;
while (FLAG){
data=atomicInteger.incrementAndGet()+"";
retValue=blockingQueue.offer(data,2L, TimeUnit.SECONDS);
if (retValue){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 插入队列"+data+"成功");
}else {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 插入队列"+data+"失败");
}
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t大老板叫停了，表示FLAG=false,生产动作结束");
}
public void myConsumer()throws Exception{
String result=null;
while (FLAG){
result = blockingQueue.poll(2L, TimeUnit.SECONDS);
if (null==result||result.equalsIgnoreCase("")){
FLAG=false;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 超过2秒钟没有取到蛋糕，消费退出");
System.out.println();
System.out.println();
return;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 消费队列蛋糕"+result+"成功");
}
}
public void stop()throws Exception{
this.FLAG=false;
}
}
/**
* @author CSDN@日星月云
* @date 2022/10/10 20:12
*
* volatile/CAS/atomicInteger/BlockQueue/线程交互/原子引用
*/
public class ProdConsumer_BlockQueueDemo {
public static void main(String[] args)throws Exception {
MyResource myResource=new MyResource(new ArrayBlockingQueue<>(10));
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 生产线程启动");
try {
myResource.myProd();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
},"Prod").start();
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 消费线程启动");
try {
myResource.myConsumer();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
},"Consumer").start();
//tsleep
try{ TimeUnit.SECONDS.sleep(5); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); }
System.out.println();
System.out.println();
System.out.println();
System.out.println("秒钟时间到，大老板main线程叫停，活动结束");
myResource.stop();
}
}
java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue
Prod 生产线程启动
Consumer 消费线程启动
Prod 插入队列1成功
Consumer 消费队列蛋糕1成功
Prod 插入队列2成功
Consumer 消费队列蛋糕2成功
Prod 插入队列3成功
Consumer 消费队列蛋糕3成功
Prod 插入队列4成功
Consumer 消费队列蛋糕4成功
Prod 插入队列5成功
Consumer 消费队列蛋糕5成功
秒钟时间到，大老板main线程叫停，活动结束
Prod 大老板叫停了，表示FLAG=false,生产动作结束
Consumer 超过2秒钟没有取到蛋糕，消费退出
