在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。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。
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。
package cn.thread;import java.util.concurrent.BlockingQueue;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;/** * 多线程模拟实现生产者/消费者模型 * * @author 林计钦 * @version 1.0 2013-7-25 下午05:23:11 */public class BlockingQueueTest2 { /** * * 定义装苹果的篮子 * */ public class Basket { // 篮子,能够容纳3个苹果 BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<String>(3); // 生产苹果,放入篮子 public void produce() throws InterruptedException { // put方法放入一个苹果,若basket满了,等到basket有位置 basket.put("An apple"); } // 消费苹果,从篮子中取走 public String consume() throws InterruptedException { // 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) return basket.take(); } } // 定义苹果生产者 class Producer implements Runnable { private String instance; private Basket basket; public Producer(String instance, Basket basket) { this.instance = instance; this.basket = basket; } public void run() { try { while (true) { // 生产苹果 System.out.println("生产者准备生产苹果:" + instance); basket.produce(); System.out.println("!生产者生产苹果完毕:" + instance); // 休眠300ms Thread.sleep(300); } } catch (InterruptedException ex) { System.out.println("Producer Interrupted"); } } } // 定义苹果消费者 class Consumer implements Runnable { private String instance; private Basket basket; public Consumer(String instance, Basket basket) { this.instance = instance; this.basket = basket; } public void run() { try { while (true) { // 消费苹果 System.out.println("消费者准备消费苹果:" + instance); System.out.println(basket.consume()); System.out.println("!消费者消费苹果完毕:" + instance); // 休眠1000ms Thread.sleep(1000); } } catch (InterruptedException ex) { System.out.println("Consumer Interrupted"); } } } public static void main(String[] args) { BlockingQueueTest2 test = new BlockingQueueTest2(); // 建立一个装苹果的篮子 Basket basket = test.new Basket(); ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); Producer producer = test.new Producer("生产者001", basket); Producer producer2 = test.new Producer("生产者002", basket); Consumer consumer = test.new Consumer("消费者001", basket); service.submit(producer); service.submit(producer2); service.submit(consumer); // 程序运行5s后,所有任务停止// try {// Thread.sleep(1000 * 5);// } catch (InterruptedException e) {// e.printStackTrace();// }// service.shutdownNow(); } }
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。
package cn.thread;import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class ConcurrentLinkedQueueTest { private static ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<Integer>(); private static int count = 2; // 线程个数 //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。 private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { long timeStart = System.currentTimeMillis(); ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(4); ConcurrentLinkedQueueTest.offer(); for (int i = 0; i < count; i++) { es.submit(new Poll()); } latch.await(); //使得主线程(main)阻塞直到latch.countDown()为零才继续执行 System.out.println("cost time " + (System.currentTimeMillis() - timeStart) + "ms"); es.shutdown(); } /** * 生产 */ public static void offer() { for (int i = 0; i < 100000; i++) { queue.offer(i); } } /** * 消费 * * @author 林计钦 * @version 1.0 2013-7-25 下午05:32:56 */ static class Poll implements Runnable { public void run() { // while (queue.size()>0) { while (!queue.isEmpty()) { System.out.println(queue.poll()); } latch.countDown(); } } }
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。