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Java队列详解之阻塞和非阻塞分析

简介:

java中所有对列都是java.util.Queue的一个实现。以下是关于Queue的三组方法:


抛出异常 返回特殊值
插入 add(e) offer(e)
移除 remove() poll()
检查 element() peek()

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。BlockingQueue接口的具体实现包括:

  • ArrayBlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小,底层是数组结构,使用一把锁,性能相对列表的稍慢,但是在加入和移出过程中不需要生产node,固在大量数据的情况下gc有优势。

  • LinkedBlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定

  • PriorityBlockingQueue,其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数的Comparator决定的顺序


首先来看看BlockingQueue: 

BlockingQueue,顾名思义,“阻塞队列”:可以提供阻塞功能的队列。 
首先,看看BlockingQueue提供的常用方法: 


可能报异常 返回布尔值 可能阻塞 设定等待时间
入队 add(e) offer(e) put(e) offer(e, timeout, unit)
出队 remove() poll() take() poll(timeout, unit)
查看 element() peek()


从上表可以很明显看出每个方法的作用,这个不用多说。我想说的是: 

  • add(e) remove() element() 方法不会阻塞线程。当不满足约束条件时,会抛出IllegalStateException 异常。例如:当队列被元素填满后,再调用add(e),则会抛出异常。  

  • offer(e) poll() peek() 方法即不会阻塞线程,也不会抛出异常。例如:当队列被元素填满后,再调用offer(e),则不会插入元素,函数返回false。  

  • 要想要实现阻塞功能,需要调用put(e) take() 方法。当不满足约束条件时,会阻塞线程。



下面再来说说ConcurrentLinkedQueue,它是一个无锁的并发线程安全的队列。对比锁机制的实现,使用无锁机制的难点在于要充分考虑线程间的协调。简单的说就是多个线程对内部数据结构进行访问时,如果其中一个线程执行的中途因为一些原因出现故障,其他的线程能够检测并帮助完成剩下的操作。这就需要把对数据结构的操作过程精细的划分成多个状态或阶段,考虑每个阶段或状态多线程访问会出现的情况。
需要说一下的是,ConcurrentLinkedQueue的size()是要遍历一遍集合的,所以尽量要避免用size而改用isEmpty(),以免性能过慢。



阻塞版本的最主要问题就是进行线程阻塞和唤醒带来的性能问题,属于一种悲观策略。非阻塞版本是一种基于冲突检测的乐观策略。



java中的阻塞队列:http://www.infoq.com/cn/articles/java-blocking-queue?utm_source=infoq&utm_campaign=user_page&utm_medium=link




本文转自 古道卿 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/gudaoqing/1411153

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