Java中的5大队列,你知道几个?(三)

简介: Java中的5大队列,你知道几个?(三)

3.优先队列

优先队列(PriorityQueue)是一种特殊的队列,它并不是先进先出的,而是优先级高的元素先出队。

优先队列是根据二叉堆实现的,二叉堆的数据结构如下图所示:

image.png

二叉堆分为两种类型:一种是最大堆一种是最小堆。以上展示的是最大堆,在最大堆中,任意一个父节点的值都大于等于它左右子节点的值。


因为优先队列是基于二叉堆实现的,因此它可以将优先级最好的元素先出队。

接下来我们来演示一下优先队列的使用:

import java.util.PriorityQueue;
public class PriorityQueueTest {
    // 自定义的实体类
    static class Viper {
        private int id; // id
        private String name; // 名称
        private int level; // 等级
        public Viper(int id, String name, int level) {
            this.id = id;
            this.name = name;
            this.level = level;
        }
        public int getId() {
            return id;
        }
        public void setId(int id) {
            this.id = id;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        public int getLevel() {
            return level;
        }
        public void setLevel(int level) {
            this.level = level;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
  PriorityQueue queue = new PriorityQueue(10, new Comparator<Viper>() {
            @Override
            public int compare(Viper v1, Viper v2) {
                // 设置优先级规则(倒序,等级越高权限越大)
                return v2.getLevel() - v1.getLevel();
            }
        });
        // 构建实体类
        Viper v1 = new Viper(1, "Java", 1);
        Viper v2 = new Viper(2, "MySQL", 5);
        Viper v3 = new Viper(3, "Redis", 3);
        // 入列
        queue.offer(v1);
        queue.offer(v2);
        queue.offer(v3);
        while (!queue.isEmpty()) {
            // 遍历名称
            Viper item = (Viper) queue.poll();
            System.out.println("Name:" + item.getName() +
                               " Level:" + item.getLevel());
        }
    }
}

以上代码的执行结果如下:

Name:MySQL Level:5

Name:Redis Level:3

Name:Java Level:1


从上述结果可以看出,优先队列的出队是不考虑入队顺序的,它始终遵循的是优先级高的元素先出队


4.延迟队列

延迟队列(DelayQueue)是基于优先队列 PriorityQueue 实现的,它可以看作是一种以时间为度量单位的优先的队列,当入队的元素到达指定的延迟时间之后方可出队。

image.png

我们来演示一下延迟队列的使用:

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import java.text.DateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class CustomDelayQueue {
    // 延迟消息队列
    private static DelayQueue delayQueue = new DelayQueue();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        producer(); // 调用生产者
        consumer(); // 调用消费者
    }
    // 生产者
    public static void producer() {
        // 添加消息
        delayQueue.put(new MyDelay(1000, "消息1"));
        delayQueue.put(new MyDelay(3000, "消息2"));
    }
    // 消费者
    public static void consumer() throws InterruptedException {
        System.out.println("开始执行时间:" +
                DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date()));
        while (!delayQueue.isEmpty()) {
            System.out.println(delayQueue.take());
        }
        System.out.println("结束执行时间:" +
                DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date()));
    }
    static class MyDelay implements Delayed {
        // 延迟截止时间(单位:毫秒)
        long delayTime = System.currentTimeMillis();
        // 借助 lombok 实现
        @Getter
        @Setter
        private String msg;
        /**
         * 初始化
         * @param delayTime 设置延迟执行时间
         * @param msg       执行的消息
         */
        public MyDelay(long delayTime, String msg) {
            this.delayTime = (this.delayTime + delayTime);
            this.msg = msg;
        }
        // 获取剩余时间
        @Override
        public long getDelay(TimeUnit unit) {
            return unit.convert(delayTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
        // 队列里元素的排序依据
        @Override
        public int compareTo(Delayed o) {
            if (this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) > o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)) {
                return 1;
            } else if (this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) < o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)) {
                return -1;
            } else {
                return 0;
            }
        }
        @Override
        public String toString() {
            return this.msg;
        }
    }
}


以上代码的执行结果如下:

开始执行时间:2020-10-20 20:17:28

消息1

消息2

结束执行时间:2020-10-20 20:17:31


从上述结束执行时间和开始执行时间可以看出,消息 1 和消息 2 都正常实现了延迟执行的功能。


5.其他队列

在 Java 的队列中有一个比较特殊的队列 SynchronousQueue,它的特别之处在于它内部没有容器,每次进行 put() 数据后(添加数据),必须等待另一个线程拿走数据后才可以再次添加数据,它的使用示例如下:

import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
public class SynchronousQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        SynchronousQueue queue = new SynchronousQueue();
        // 入队
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                try {
                    System.out.println(new Date() + ",元素入队");
                    queue.put("Data " + i);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        // 出队
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(new Date() + ",元素出队:" + queue.take());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

以上代码的执行结果如下:


Mon Oct 19 21:00:21 CST 2020,元素入队

Mon Oct 19 21:00:22 CST 2020,元素出队:Data 0

Mon Oct 19 21:00:22 CST 2020,元素入队

Mon Oct 19 21:00:23 CST 2020,元素出队:Data 1

Mon Oct 19 21:00:23 CST 2020,元素入队

Mon Oct 19 21:00:24 CST 2020,元素出队:Data 2


从上述结果可以看出,当有一个元素入队之后,只有等到另一个线程将元素出队之后,新的元素才能再次入队。


总结

本文讲了 Java 中的 5 种队列:普通队列、双端队列、优先队列、延迟队列、其他队列。其中普通队列的典型代表为 ArrayBlockingQueueLinkedBlockingQueue,双端队列的代表为 LinkedBlockingDeque,优先队列的代表为 PriorityQueue,延迟队列的代表为 DelayQueue,最后还讲了内部没有容器的其他队列 SynchronousQueue


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