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线程池阻塞队列之LinkedBlockingQueue

时间:2020-05-05 17:37:00      阅读:141      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

LinkedBlockingQueue介绍

LinkedBlockingQueue是一个单向链表实现的阻塞队列。该队列按 FIFO排序元素,新元素插入到队列的尾部,并且队列获取操作会获得位于队列头部的元素。

此外,LinkedBlockingQueue可以指定队列的容量。如果不指定,默认容量大小等于Integer.MAX_VALUE。

LinkedBlockingQueue原理和数据结构

  1. LinkedBlockingQueue继承于AbstractQueue,它本质上是一个FIFO(先进先出)的队列。

  2. LinkedBlockingQueue实现了BlockingQueue接口,它支持多线程并发。当多线程竞争同一个资源时,某线程获取到该资源之后,其它线程需要阻塞等待。

  3. LinkedBlockingQueue是通过单链表实现的:

      1. head是链表的表头。取出数据时,都是从表头head处取出。

      2. last是链表的表尾。新增数据时,都是从表尾last处插入。

      3. count是链表的实际大小,即当前链表中包含的节点个数。

      4. capacity是列表的容量,它是在创建链表时指定的。

      5. putLock是插入锁,takeLock是取出锁;notEmpty是“非空条件”,notFull是“未满条件”。通过它们对链表进行并发控制。LinkedBlockingQueue在实现“多线程对竞争资源的互斥访问”时,对于“插入”和“取出(删除)”操作分别使用了不同的锁。对于插入操作,通过“插入锁putLock”进行同步;对于取出操作,通过“取出锁takeLock”进行同步。此外,插入锁putLock和“非满条件notFull”相关联,取出锁takeLock和“非空条件notEmpty”相关联。通过notFull和notEmpty更细腻的控制锁。

若某线程(线程A)要取出数据时,队列正好为空,则该线程会执行notEmpty.await()进行等待;当其它某个线程(线程B)向队列中插入了数据之后,会调用notEmpty.signal()唤醒“notEmpty上的等待线程”。此时,线程A会被唤醒从而得以继续运行。 此外,线程A在执行取操作前,会获取takeLock,在取操作执行完毕再释放takeLock。

若某线程(线程H)要插入数据时,队列已满,则该线程会它执行notFull.await()进行等待;当其它某个线程(线程I)取出数据之后,会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。此时,线程H就会被唤醒从而得以继续运行。 此外,线程H在执行插入操作前,会获取putLock,在插入操作执行完毕才释放putLock。

LinkedBlockingQueue函数列表

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LinkedBlockingQueue示例

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;

/*
 *   LinkedBlockingQueue是“线程安全”的队列,而LinkedList是非线程安全的。
 *
 *   下面是“多个线程同时操作并且遍历queue”的示例
 *   (01) 当queue是LinkedBlockingQueue对象时,程序能正常运行。
 *   (02) 当queue是LinkedList对象时,程序会产生ConcurrentModificationException异常。
 *
 */
public class LinkedBlockingQueueDemo1 {

    // TODO: queue是LinkedList对象时,程序会出错。
    //private static Queue<String> queue = new LinkedList<>();
    private static Queue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
    public static void main(String[] args) {
    
        // 同时启动两个线程对queue进行操作!
        new MyThread("ta").start();
        new MyThread("tb").start();
    }

    private static void printAll() {
        String value;
        Iterator iter = queue.iterator();
        while(iter.hasNext()) {
            value = (String)iter.next();
            System.out.print(value+", ");
        }
        System.out.println();
    }

    private static class MyThread extends Thread {
        MyThread(String name) {
            super(name);
        }
        @Override
        public void run() {
                int i = 0;
            while (i++ < 6) {
                // “线程名” + "-" + "序号"
                String val = Thread.currentThread().getName()+i;
                queue.add(val);
                // 通过“Iterator”遍历queue。
                printAll();
            }
        }
    }
}

其中一次运行结果:

tb1, ta1, 
tb1, ta1, ta2, 
tb1, ta1, ta2, ta3, 
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, 
tb1, ta1, tb1, ta2, ta1, ta3, ta2, ta4, ta3, ta5, 
ta4, tb1, ta5, ta1, ta6, 
ta2, tb1, ta3, ta1, ta4, ta2, ta5, ta3, ta6, ta4, tb2, 
ta5, ta6, tb2, 
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, ta5, ta6, tb2, tb3, 
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, ta5, ta6, tb2, tb3, tb4, 
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, ta5, ta6, tb2, tb3, tb4, tb5, 
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, ta5, ta6, tb2, tb3, tb4, tb5, tb6,

结果说明: 示例程序中,启动两个线程(线程ta和线程tb)分别对LinkedBlockingQueue进行操作。以线程ta而言,它会先获取“线程名”+“序号”,然后将该字符串添加到LinkedBlockingQueue中;接着,遍历并输出LinkedBlockingQueue中的全部元素。 线程tb的操作和线程ta一样,只不过线程tb的名字和线程ta的名字不同。 当queue是LinkedBlockingQueue对象时,程序能正常运行。如果将queue改为LinkedList时,程序会产生ConcurrentModificationException异常。

 

参考:https://github.com/wangzhiwubigdata/

线程池阻塞队列之LinkedBlockingQueue

原文:https://www.cnblogs.com/zz-ksw/p/12831532.html

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