Java并发(四)BlockingQueue的使用

Wesley13
• 阅读 630

    wait()和notifyAll()方法以一种非常低级的方式解决了任务互操作的问题,即每次交互时都需要握手。在许多情况下,你可以瞄准更高的抽象级别,使用同步队列来解决任务协作的问题。同步队列在任何时刻都只允许一个任务插入或移除元素。在java.util.concurrent.BlockingQueue接口中提供了这个队列,这个接口有大量的标准实现。你通常可以使用LinkedBlockingQueue,它是一个无界队列,你还可以使用ArrayBlockingQueue,它具有固定的尺寸,因此你可以在它被阻塞之前,向其中放置有限数量的元素。

    如果消费者任务试图从队列中获取对象,而该队列此时为空,那么这些队列还可以挂起消费者任务,并且当有更多的元素可用时回复消费者任务。阻塞队列可以解决非常大的问题,而其方式与wait()和notifyAll()相比,则要简单并可靠许多。

    考虑下面这个BlockingQueue的示例,有一台机器具有三个任务:一个制作吐司,一个给吐司抹黄油,还有一个给吐司涂果酱。我们可以通过各个处理过程之间的BlockingQueue来运行这个吐司制作程序:

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class Toast {
    /**
     * 吐司的状态:
     * DRY: 烘干的
     * BUTTERED: 涂了黄油的
     * JAMMED: 涂了果酱的
     * <p>吐司的状态只能由DRY->BUTTERED->JAMMED转变
     */
    public enum Status {DRY, BUTTERED, JAMMED}
    private Status status = Status.DRY;//默认状态为DRY
    private final int id;
    public Toast(int id) { this.id =  id;}
    public void butter() {status = Status.BUTTERED;}
    public void jam() {status = Status.JAMMED;}
    public Status getStatus() {return status;}
    public int getId() {return id;}
    public String toString() {
        return "Toast id: " + id + ", status: " + status;
    }
}

@SuppressWarnings("serial")
class ToastQueue extends LinkedBlockingQueue<Toast> {}

/**
 * 生产吐司的任务。
 */
class Toaster implements Runnable {
    private ToastQueue toastQueue;
    private int count = 0;
    private Random random = new Random(47);
    public Toaster(ToastQueue queue) {
        this.toastQueue = queue;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            while(!Thread.interrupted()) {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300 + random.nextInt(500));
                //生产一片吐司,这些吐司是有序的
                Toast toast = new Toast(count++);
                System.out.println(toast);
                //放到toastQueue中
                toastQueue.put(toast);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Toaster interrupted.");
        }
        System.out.println("Toaster off.");
    }
}

/**
 * 涂黄油的任务。
 */
class Butterer implements Runnable {
    private ToastQueue dryQueue;
    private ToastQueue butteredQueue;
    public Butterer(ToastQueue dryQueue, ToastQueue butteredQueue) {
        this.dryQueue = dryQueue;
        this.butteredQueue = butteredQueue;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        try {
            while(!Thread.interrupted()) {
                //在取得下一个吐司之前会一直阻塞
                Toast toast = dryQueue.take();
                toast.butter();
                System.out.println(toast);
                butteredQueue.put(toast);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Butterer interrupted.");
        }
        System.out.println("Butterer off.");
        
    }
}

/**
 * 涂果酱的任务。
 */
class Jammer implements Runnable {
    private ToastQueue butteredQueue;
    private ToastQueue finishedQueue;
    public Jammer(ToastQueue butteredQueue, ToastQueue finishedQueue) {
        this.finishedQueue = finishedQueue;
        this.butteredQueue = butteredQueue;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        try {
            while(!Thread.interrupted()) {
                //在取得下一个吐司之前会一直阻塞
                Toast toast = butteredQueue.take();
                toast.jam();
                System.out.println(toast);
                finishedQueue.put(toast);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Jammer interrupted.");
        }
        System.out.println("Jammer off.");
    }
}

/**
 * 吃吐司的人,消费者。
 */
class Eater implements Runnable {
    private ToastQueue finishedQueue;
    private int count = 0;
    public Eater (ToastQueue finishedQueue) {
        this.finishedQueue = finishedQueue;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            while(!Thread.interrupted()) {
                //在取得下一个吐司之前会一直阻塞
                Toast toast = finishedQueue.take();
                //验证取得的吐司是有序的,而且状态是JAMMED的
                if (toast.getId() != count++ || 
                        toast.getStatus() != Toast.Status.JAMMED) {
                    System.out.println("Error -> " + toast);
                    System.exit(-1);
                } else {
                    //吃掉吐司
                    System.out.println(toast + "->Eaten");
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Eater interrupted.");
        }
        System.out.println("Eater off.");
    }
}

public class ToastOMatic {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ToastQueue dryQueue = new ToastQueue();
        ToastQueue butteredQueue = new ToastQueue();
        ToastQueue finishedQueue = new ToastQueue();
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        exec.execute(new Toaster(dryQueue));
        exec.execute(new Butterer(dryQueue, butteredQueue));
        exec.execute(new Jammer(butteredQueue, finishedQueue));
        exec.execute(new Eater(finishedQueue));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        exec.shutdownNow();
    }
}

执行结果(可能的结果):

Toast id: 0, status: DRY
Toast id: 0, status: BUTTERED
Toast id: 0, status: JAMMED
Toast id: 0, status: JAMMED->Eaten
Toast id: 1, status: DRY
Toast id: 1, status: BUTTERED
Toast id: 1, status: JAMMED
Toast id: 1, status: JAMMED->Eaten
Toast id: 2, status: DRY
Toast id: 2, status: BUTTERED
Toast id: 2, status: JAMMED
Toast id: 2, status: JAMMED->Eaten
Toast id: 3, status: DRY
Toast id: 3, status: BUTTERED
Toast id: 3, status: JAMMED
Toast id: 3, status: JAMMED->Eaten
Toast id: 4, status: DRY
Toast id: 4, status: BUTTERED
Toast id: 4, status: JAMMED
Toast id: 4, status: JAMMED->Eaten
Toast id: 5, status: DRY
Toast id: 5, status: BUTTERED
Toast id: 5, status: JAMMED
Toast id: 5, status: JAMMED->Eaten
Toast id: 6, status: DRY
Toast id: 6, status: BUTTERED
Toast id: 6, status: JAMMED
Toast id: 6, status: JAMMED->Eaten
Toast id: 7, status: DRY
Toast id: 7, status: BUTTERED
Toast id: 7, status: JAMMED
Toast id: 7, status: JAMMED->Eaten
Eater interrupted.
Eater off.
Butterer interrupted.
Toaster interrupted.
Toaster off.
Jammer interrupted.
Jammer off.
Butterer off.

    Toast是一个使用enum值的优秀示例。注意,这个示例中没有任何显式的同步(即使用Lock对象或者synchronized关键字的同步),因为同步已经由队列和系统的设计隐式的管理了——每片Toast在任何时刻都只由一个任务在操作。因为队列的阻塞,使得处理过程将被自动的挂起和恢复。你可以看到由BlockingQueue产生的简化十分明显。在使用显式的wait()和notifyAll()时存在的类和类之间的耦合被消除了,因为每个类都只和它的BlockingQueue通信。

点赞
收藏
评论区
推荐文章
blmius blmius
3年前
MySQL:[Err] 1292 - Incorrect datetime value: ‘0000-00-00 00:00:00‘ for column ‘CREATE_TIME‘ at row 1
文章目录问题用navicat导入数据时,报错:原因这是因为当前的MySQL不支持datetime为0的情况。解决修改sql\mode:sql\mode:SQLMode定义了MySQL应支持的SQL语法、数据校验等,这样可以更容易地在不同的环境中使用MySQL。全局s
皕杰报表之UUID
​在我们用皕杰报表工具设计填报报表时,如何在新增行里自动增加id呢?能新增整数排序id吗?目前可以在新增行里自动增加id,但只能用uuid函数增加UUID编码,不能新增整数排序id。uuid函数说明:获取一个UUID,可以在填报表中用来创建数据ID语法:uuid()或uuid(sep)参数说明:sep布尔值,生成的uuid中是否包含分隔符'',缺省为
待兔 待兔
5个月前
手写Java HashMap源码
HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程22
Jacquelyn38 Jacquelyn38
3年前
2020年前端实用代码段,为你的工作保驾护航
有空的时候,自己总结了几个代码段,在开发中也经常使用,谢谢。1、使用解构获取json数据let jsonData  id: 1,status: "OK",data: 'a', 'b';let  id, status, data: number   jsonData;console.log(id, status, number )
Karen110 Karen110
3年前
​一篇文章总结一下Python库中关于时间的常见操作
前言本次来总结一下关于Python时间的相关操作,有一个有趣的问题。如果你的业务用不到时间相关的操作,你的业务基本上会一直用不到。但是如果你的业务一旦用到了时间操作,你就会发现,淦,到处都是时间操作。。。所以思来想去,还是总结一下吧,本次会采用类型注解方式。time包importtime时间戳从1970年1月1日00:00:00标准时区诞生到现在
Wesley13 Wesley13
3年前
Java日期时间API系列31
  时间戳是指格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起至现在的总毫秒数,是所有时间的基础,其他时间可以通过时间戳转换得到。Java中本来已经有相关获取时间戳的方法,Java8后增加新的类Instant等专用于处理时间戳问题。 1获取时间戳的方法和性能对比1.1获取时间戳方法Java8以前
Easter79 Easter79
3年前
Twitter的分布式自增ID算法snowflake (Java版)
概述分布式系统中,有一些需要使用全局唯一ID的场景,这种时候为了防止ID冲突可以使用36位的UUID,但是UUID有一些缺点,首先他相对比较长,另外UUID一般是无序的。有些时候我们希望能使用一种简单一些的ID,并且希望ID能够按照时间有序生成。而twitter的snowflake解决了这种需求,最初Twitter把存储系统从MySQL迁移
Wesley13 Wesley13
3年前
00:Java简单了解
浅谈Java之概述Java是SUN(StanfordUniversityNetwork),斯坦福大学网络公司)1995年推出的一门高级编程语言。Java是一种面向Internet的编程语言。随着Java技术在web方面的不断成熟,已经成为Web应用程序的首选开发语言。Java是简单易学,完全面向对象,安全可靠,与平台无关的编程语言。
Stella981 Stella981
3年前
JOptionPane修改图标
1.在Linux平台下.JOptionPane会显示Java默认的图标,在window平台不显示图标,如何替换这个图标了?2JOptionPane.setIcon(Icon)修改的是内容区域的icon,而不是左上角的Icon.所以需要通过修改Jdialog/Frame的图标来达到修改默认图标的问题.3.代码:if(JOptio
Python进阶者 Python进阶者
11个月前
Excel中这日期老是出来00:00:00,怎么用Pandas把这个去除
大家好,我是皮皮。一、前言前几天在Python白银交流群【上海新年人】问了一个Pandas数据筛选的问题。问题如下:这日期老是出来00:00:00,怎么把这个去除。二、实现过程后来【论草莓如何成为冻干莓】给了一个思路和代码如下:pd.toexcel之前把这