posts - 241,  comments - 116,  trackbacks - 0
          今天就聊聊這兩種Queue,本文分為以下兩個(gè)部分,用分割線分開:
          • BlockingQueue
          • ConcurrentLinkedQueue,非阻塞算法


          首先來看看BlockingQueue
          Queue是什么就不需要多說了吧,一句話:隊(duì)列是先進(jìn)先出。相對的,棧是后進(jìn)先出。如果不熟悉的話先找本基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的書看看吧。

          BlockingQueue,顧名思義,“阻塞隊(duì)列”:可以提供阻塞功能的隊(duì)列。
          首先,看看BlockingQueue提供的常用方法:
                  Throws exceptionSpecial valueBlocks       Times out
          Insert  add(e)          offer(e)     put(e) offer(e, timeout, unit)
          Remove  remove()       poll()       take() poll(timeout, unit)
          Examine element()       peek()       not applicable not applicable

          從上表可以很明顯看出每個(gè)方法的作用,這個(gè)不用多說。我想說的是:
          • add(e) remove() element() 方法不會(huì)阻塞線程。當(dāng)不滿足約束條件時(shí),會(huì)拋出IllegalStateException 異常。例如:當(dāng)隊(duì)列被元素填滿后,再調(diào)用add(e),則會(huì)拋出異常。
          • offer(e) poll() peek() 方法即不會(huì)阻塞線程,也不會(huì)拋出異常。例如:當(dāng)隊(duì)列被元素填滿后,再調(diào)用offer(e),則不會(huì)插入元素,函數(shù)返回false。
          • 要想要實(shí)現(xiàn)阻塞功能,需要調(diào)用put(e) take() 方法。當(dāng)不滿足約束條件時(shí),會(huì)阻塞線程。

          好,上點(diǎn)源碼你就更明白了。以ArrayBlockingQueue類為例:
          對于第一類方法,很明顯如果操作不成功就拋異常。而且可以看到其實(shí)調(diào)用的是第二類的方法,為什么?因?yàn)榈诙惙椒ǚ祷豣oolean啊。
          public boolean add(E e) {
               if (offer(e))
                   return true;
               else
                   throw new IllegalStateException("Queue full");//隊(duì)列已滿,拋異常
          }

          public E remove() {
              E x = poll();
              if (x != null)
                  return x;
              else
                  throw new NoSuchElementException();//隊(duì)列為空,拋異常
          }
          注:先不看阻塞與否,這ReentrantLock的使用方式就能說明這個(gè)類是線程安全類
          public boolean offer(E e) {
                  if (e == null) throw new NullPointerException();
                  final ReentrantLock lock = this.lock;
                  lock.lock();
                  try {
                      if (count == items.length)//隊(duì)列已滿,返回false
                          return false;
                      else {
                          insert(e);//insert方法中發(fā)出了notEmpty.signal();
                          return true;
                      }
                  } finally {
                      lock.unlock();
                  }
              }

          public E poll() {
                  final ReentrantLock lock = this.lock;
                  lock.lock();
                  try {
                      if (count == 0)//隊(duì)列為空,返回false
                          return null;
                      E x = extract();//extract方法中發(fā)出了notFull.signal();
                      return x;
                  } finally {
                      lock.unlock();
                  }
              }
          對于第三類方法,這里面涉及到Condition類,簡要提一下,
          await方法指:造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)或被中斷之前一直處于等待狀態(tài)。
          signal方法指:喚醒一個(gè)等待線程。
          public void put(E e) throws InterruptedException {
                  if (e == null) throw new NullPointerException();
                  final E[] items = this.items;
                  final ReentrantLock lock = this.lock;
                  lock.lockInterruptibly();
                  try {flex對應(yīng)java數(shù)據(jù)類型
                      try {
                          while (count == items.length)//如果隊(duì)列已滿,等待notFull這個(gè)條件,這時(shí)當(dāng)前線程被阻塞
                              notFull.await();
                      } catch (InterruptedException ie) {
                          notFull.signal(); //喚醒受notFull阻塞的當(dāng)前線程
                          throw ie;
                      }
                      insert(e);
                  } finally {
                      lock.unlock();
                  }
              }

          public E take() throws InterruptedException {
                  final ReentrantLock lock = this.lock;
                  lock.lockInterruptibly();
                  try {
                      try {
                          while (count == 0)//如果隊(duì)列為空,等待notEmpty這個(gè)條件,這時(shí)當(dāng)前線程被阻塞
                              notEmpty.await();
                      } catch (InterruptedException ie) {
                          notEmpty.signal();//喚醒受notEmpty阻塞的當(dāng)前線程
                          throw ie;
                      }
                      E x = extract();
                      return x;
                  } finally {
                      lock.unlock();
                  }
              }
          第四類方法就是指在有必要時(shí)等待指定時(shí)間,就不詳細(xì)說了。

          再來看看BlockingQueue接口的具體實(shí)現(xiàn)類吧:
          • ArrayBlockingQueue,其構(gòu)造函數(shù)必須帶一個(gè)int參數(shù)來指明其大小
          • LinkedBlockingQueue,若其構(gòu)造函數(shù)帶一個(gè)規(guī)定大小的參數(shù),生成的BlockingQueue有大小限制,若不帶大小參數(shù),所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE來決定
          • PriorityBlockingQueue,其所含對象的排序不是FIFO,而是依據(jù)對象的自然排序順序或者是構(gòu)造函數(shù)的Comparator決定的順序
          上面是用ArrayBlockingQueue舉得例子,下面看看LinkedBlockingQueue
          首先,既然是鏈表,就應(yīng)該有Node節(jié)點(diǎn),它是一個(gè)內(nèi)部靜態(tài)類:
          static class Node<E> {  
                  /** The item, volatile to ensure barrier separating write and read */  
                  volatile E item;  
                  Node<E> next;  
                  Node(E x) { item = x; }  
              }  
          然后,對于鏈表來說,肯定需要兩個(gè)變量來標(biāo)示頭和尾:
              /** 頭指針 */  
              private transient Node<E> head;  //head.next是隊(duì)列的頭元素
              /** 尾指針 */  
              private transient Node<E> last;  //last.next是null
          么,對于入隊(duì)和出隊(duì)就很自然能理解了:
              private void enqueue(E x) {  
                  last = last.next = new Node<E>(x);  //入隊(duì)是為last再找個(gè)下家
              }  
           
              private E dequeue() {  
                  Node<E> first = head.next;  //出隊(duì)是把head.next取出來,然后將head向后移一位
                  head = first;  
                  E x = first.item;  
                  first.item = null;  
                  return x;  
              }  
          另外,LinkedBlockingQueue相對于ArrayBlockingQueue還有不同是,有兩個(gè)ReentrantLock,且隊(duì)列現(xiàn)有元素的大小由一個(gè)AtomicInteger對象標(biāo)示。
          注:AtomicInteger類是以原子的方式操作整型變量。
              private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
              /** 用于讀取的獨(dú)占鎖*/  
              private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();  
              /** 隊(duì)列是否為空的條件 */  
              private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();  
              /** 用于寫入的獨(dú)占鎖 */  
              private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();  
              /** 隊(duì)列是否已滿的條件 */  
              private final Condition notFull = putLock.newCondition();
          有兩個(gè)Condition很好理解,在ArrayBlockingQueue也是這樣做的。但是為什么需要兩個(gè)ReentrantLock呢?下面會(huì)慢慢道來。
          讓我們來看看offer和poll方法的代碼:
              public boolean offer(E e) {
                  if (e == null) throw new NullPointerException();
                  final AtomicInteger count = this.count;
                  if (count.get() == capacity)
                      return false;
                  int c = -1;
                  final ReentrantLock putLock = this.putLock;//入隊(duì)當(dāng)然用putLock
                  putLock.lock();
                  try {
                      if (count.get() < capacity) {
                          enqueue(e); //入隊(duì)
                          c = count.getAndIncrement(); //隊(duì)長度+1
                          if (c + 1 < capacity)
                              notFull.signal(); //隊(duì)列沒滿,當(dāng)然可以解鎖了
                      }
                  } finally {
                      putLock.unlock();
                  }
                  if (c == 0)
                      signalNotEmpty();//這個(gè)方法里發(fā)出了notEmpty.signal();
                  return c >= 0;
              }

             public E poll() {
                  final AtomicInteger count = this.count;
                  if (count.get() == 0)
                      return null;
                  E x = null;
                  int c = -1;
                  final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;出隊(duì)當(dāng)然用takeLock
                  takeLock.lock();
                  try {
                      if (count.get() > 0) {
                          x = dequeue();//出隊(duì)
                          c = count.getAndDecrement();//隊(duì)長度-1
                          if (c > 1)
                              notEmpty.signal();//隊(duì)列沒空,解鎖
                      }
                  } finally {
                      takeLock.unlock();
                  }
                  if (c == capacity)
                      signalNotFull();//這個(gè)方法里發(fā)出了notFull.signal();
                  return x;
              }
          看看源代碼發(fā)現(xiàn)和上面ArrayBlockingQueue的很類似,關(guān)鍵的問題在于:為什么要用兩個(gè)ReentrantLockputLock和takeLock?
          我們仔細(xì)想一下,入隊(duì)操作其實(shí)操作的只有隊(duì)尾引用last,并且沒有牽涉到head。而出隊(duì)操作其實(shí)只針對head,和last沒有關(guān)系。那么就 是說入隊(duì)和出隊(duì)的操作完全不需要公用一把鎖,所以就設(shè)計(jì)了兩個(gè)鎖,這樣就實(shí)現(xiàn)了多個(gè)不同任務(wù)的線程入隊(duì)的同時(shí)可以進(jìn)行出隊(duì)的操作,另一方面由于兩個(gè)操作所 共同使用的count是AtomicInteger類型的,所以完全不用考慮計(jì)數(shù)器遞增遞減的問題。
          另外,還有一點(diǎn)需要說明一下:await()和singal()這兩個(gè)方法執(zhí)行時(shí)都會(huì)檢查當(dāng)前線程是否是獨(dú)占鎖的當(dāng)前線程,如果不是則拋出 java.lang.IllegalMonitorStateException異常。所以可以看到在源碼中這兩個(gè)方法都出現(xiàn)在Lock的保護(hù)塊中。
          posted on 2011-07-18 09:51 墻頭草 閱讀(4363) 評(píng)論(0)  編輯  收藏

          只有注冊用戶登錄后才能發(fā)表評(píng)論。


          網(wǎng)站導(dǎo)航:
           
          人人游戲網(wǎng) 軟件開發(fā)網(wǎng) 貨運(yùn)專家
          主站蜘蛛池模板: 孝感市| 沁阳市| 冕宁县| 寻甸| 博罗县| 洮南市| 安泽县| 玛曲县| 台前县| 钦州市| 安达市| 临高县| 潞城市| 尚义县| 大姚县| 忻城县| 雅江县| 民乐县| 西青区| 玛沁县| 河池市| 景德镇市| 镇赉县| 车致| 简阳市| 昌乐县| 沧州市| 海口市| 邮箱| 开封县| 抚顺县| 宾川县| 乡宁县| 获嘉县| 吉林省| 永城市| 潞西市| 台安县| 蓝田县| 获嘉县| 镇雄县|