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阻塞队列是支持两个附加操作的队列。这两个附加操作支持阻塞插入和移除方法:
阻塞队列通常用于生产者-消费者场景。生产者是向队列添加元素的线程,使用者是将元素从队列中取出的线程,阻塞队列是存储和检索元素的容器。
阻塞队列的4种处理方式:
add(e)
当队列满,再插入元素,抛出异常remove()
当队列空,再删除元素,抛出异常element()
获取元素offer(e)
插入元素时,插入成功返回truepoll()
移除元素,成功返回该值,否则返回nullpeek()
put(e)
当阻塞队列满时,再插入时会阻塞生产者线程,直到队列可用或中断退出take()
当队列空,再移除元素会阻塞消费者线程,直到队列不空offer(e, time, unit)
队列满时再插入元素,阻塞,超时退出poll(time, unit)
队列空时移除元素,阻塞,超时退出ArrayBlockingQueue
数组阻塞队列是一个使用数组实现的有界队列,数组根据FIFO原则对元素进行排序。它还支持将生产者线程和使用者线程排队的可选公平性策略,这不保证默认情况下对线程的公平访问,并且可以公平地构造。公平减少了吞吐量,但减少了可变性,并避免了“不平衡”。
LinkedBlockingQueue
这是一个使用链表实现的有界阻塞队列。默认长度和最大长度为整数。最大值。队列还根据FIFO原则对元素进行排序,以确定线程执行的顺序。
PriorityBlockingQueue
这是一个支持优先级的无边界的zusu队列。默认情况下,采用自然升序,也可以通过构造函数指定comparator对元素进行排序。但它不能保证相同优先元素的顺序。
底层是采用二叉最大堆来实现优先级排序的。
DelayQueue
这是一个支持延迟获取元素的无边界阻塞队列,其队列使用优先级队列PriorityQueue实现。队列中的元素必须实现延迟的接口。创建元素时,可以指定从队列中检索元素所需的时间,并且只能在元素过期时指定。
主要用于缓存,例如清除缓冲区中超时的数据。它还用于调度定时任务。
创建元素时,首先初始化延迟的接口;然后实现getDelay(TimeUnit Unit)方法,返回的值是当前元素需要延迟多长时间;最后实现compareTo(delayed other)方法以指定元素的顺序。
当使用者从队列中检索元素时,如果元素未达到延迟时间,则当前线程将被阻塞。此外,leader变量被设置为表示等待获取队列头元素的线程。如果前导不为空,则表示已经准备好等待获取队列头元素,并且使用wait()方法使当前线程等待信号。如果leader为空,则将当前线程设置为leader,并使用waitnanos()方法使当前线程等待接收到的信号或延迟时间。
SynchronousQueue
与其他阻塞队列不同,这是一个不存储元素的阻塞队列。每个Put操作必须等待Take操作,否则不能继续添加元素,反之亦然。它分为公平访问队列和不公平访问队列,默认情况下由不公平策略访问。
队列本身不存储任何元素,并且适用于可传递的场景。它将生产者线程处理的数据直接传输到使用者线程。它的吞吐量高于链接阻塞队列和数组阻塞队列。
LinkedTransferQueue
这是由链表结构组成的FIFO的无边界阻塞传输队列。它采用先发制人的方式,即有先发制人的方式时,直接采取先发制人的方式,并占据该位置,直到得到该位置,超时或中断为止。与其他阻塞队列相比,有更多的TryTransfer方法和传输方法。
transfer(e,[timeout,unit])
方法: 如果当前有消费者正等待接收元素,该方法可以把生产者传入的元素立刻传输给消费者。如果没有消费者等待,该方法将元素存放在队列的 tail 节点,等到该元素被消费者消费了才返回。tryTransfer(e,[timeout,unit])
方法: 试探生产者传入的元素是否能直接传给消费者。如果没有消费者等待接收元素,返回false。该方法无论消费者是否接收都立即返回,而 transfer 方法必须等消费了才返回。LinkedBlockingDeque
是一个由链表组成的双向阻塞队列。可以从队列两端插入和移除元素。
该框架主要用于并行计算,将一个大的人分成几个小的任务,最后对每个小任务的结果进行汇总,得到框架的结果。fork将一个大任务分成几个子任务,并并行执行它们。join是合并这些子任务并最终得到大任务结果的结果。
窃取工作是指从其他队列中窃取要执行的任务的线程。通常使用两端队列。被盗任务线程总是从两端队列的头部获取要执行的任务,被盗任务线程总是从两端队列的尾部获取要执行的任务。
其优点是充分利用线程进行并行计算,减少了线程之间的竞争。缺点是在某些情况下存在竞争,例如当队列只有一个任务时,它将消耗更多的资源。
首先,将任务划分为子任务,并将子任务连续划分,直到子任务足够小为止。
然后,执行任务并合并结果。分离的子任务被放置在双端队列中,然后几个启动线程从双端队列获得任务执行。执行结果放在队列中,启动一个线程从队列中获取数据,并合并这些线程。
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