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java多线程之:SynchronousQueue队列

简介: SynchronousQueue是这样一种阻塞队列,其中每个 put 必须等待一个 take,反之亦然。同步队列没有任何内部容量,甚至连一个队列的容量都没有。      不能在同步队列上进行 peek,因为仅在试图要取得元素时,该元素才存在;      除非另一个线程试图移除某个元素,否则也不能(使用任何方法)添加元素;也不能迭代队列,因为其中没有元素可用于迭代。
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SynchronousQueue是这样一种阻塞队列,其中每个 put 必须等待一个 take,反之亦然。同步队列没有任何内部容量,甚至连一个队列的容量都没有。 
     不能在同步队列上进行 peek,因为仅在试图要取得元素时,该元素才存在; 
     除非另一个线程试图移除某个元素,否则也不能(使用任何方法)添加元素;也不能迭代队列,因为其中没有元素可用于迭代。队列的头是尝试添加到队列中的首个已排队线程元素; 如果没有已排队线程,则不添加元素并且头为 null。 
     对于其他 Collection 方法(例如 contains),SynchronousQueue 作为一个空集合。此队列不允许 null 元素。
    它非常适合于传递性设计,在这种设计中,在一个线程中运行的对象要将某些信息、 
事件或任务传递给在另一个线程中运行的对象,它就必须与该对象同步。 
    对于正在等待的生产者和使用者线程而言,此类支持可选的公平排序策略。默认情况下不保证这种排序。 
    但是,使用公平设置为 true 所构造的队列可保证线程以 FIFO 的顺序进行访问。 公平通常会降低吞吐量,但是可以减小可变性并避免得不到服务。 
    注意1:它一种阻塞队列,其中每个 put 必须等待一个 take,反之亦然。同步队列没有任何内部容量,甚至连一个队列的容量都没有。 
    注意2:它是线程安全的,是阻塞的。 
    注意3:不允许使用 null 元素。 
    注意4:公平排序策略是指调用put的线程之间,或take的线程之间。公平排序策略可以查考ArrayBlockingQueue中的公平策略。 
    注意5:SynchronousQueue的以下方法: 
    * iterator() 永远返回空,因为里面没东西。 
    * peek() 永远返回null。 
    * put() 往queue放进去一个element以后就一直wait直到有其他thread进来把这个element取走。 
    * offer() 往queue里放一个element后立即返回,如果碰巧这个element被另一个thread取走了,offer方法返回true,认为offer成功;否则返回false。 
    * offer(2000, TimeUnit.SECONDS) 往queue里放一个element但是等待指定的时间后才返回,返回的逻辑和offer()方法一样。 
    * take() 取出并且remove掉queue里的element(认为是在queue里的。。。),取不到东西他会一直等。 
    * poll() 取出并且remove掉queue里的element(认为是在queue里的。。。),只有到碰巧另外一个线程正在往queue里offer数据或者put数据的时候,该方法才会取到东西。否则立即返回null。 
    * poll(2000, TimeUnit.SECONDS) 等待指定的时间然后取出并且remove掉queue里的element,其实就是再等其他的thread来往里塞。 
    * isEmpty()永远是true。 
    * remainingCapacity() 永远是0。 
    * remove()和removeAll() 永远是false。 

 

 

 

 

这是一个很有意思的阻塞队列,其中每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作,同样任何一个移除操作都等待另一个线程的插入 操作。因此此队列内部其 实没有任何一个元素,或者说容量是0,严格说并不是一种容器。由于队列没有容量,因此不能调用peek操作,因为只有移除元素时才有元素。

一个没有容量的并发队列有什么用了?或者说存在的意义是什么?

SynchronousQueue 的实现非常复杂,当然了如果真要去分析还是能够得到一些经验的,但是前面分析了过多的结构后,发现越来越陷于数据结构与算法里面了。我的初衷是通过研究并 发实现的原理来更好的利用并发来最大限度的利用可用资源。所以在后面的章节中尽可能的少研究数据结构和算法,但是为了弄清楚里面的原理,必不可免的会涉及 到一些这方面的知识,希望后面能够适可而止。

再回到话题。SynchronousQueue 内部没有容量,但是由于一个插入操作总是对应一个移除操作,反过来同样需要满足。那么一个元素就不会再SynchronousQueue 里面长时间停留,一旦有了插入线程和移除线程,元素很快就从插入线程移交给移除线程。也就是说这更像是一种信道(管道),资源从一个方向快速传递到另一方 向。

需要特别说明的是,尽管元素在SynchronousQueue 内部不会“停留”,但是并不意味之SynchronousQueue 内部没有队列。实际上SynchronousQueue 维护者线程队列,也就是插入线程或者移除线程在不同时存在的时候就会有线程队列。既然有队列,同样就有公平性和非公平性特性,公平性保证正在等待的插入线 程或者移除线程以FIFO的顺序传递资源。

显然这是一种快速传递元素的方式,也就是说在这种情况下元素总是以最快的方式从插入着(生产者)传递给移除着(消费者),这在多任务队列中是最快处理任务的方式。在线程池的相关章节中还会更多的提到此特性。

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