1. 介绍背景
在Java多线程应用中，队列的使用率很高，多数生产消费模型的首选数据结构就是队列。
Java提供的线程安全的Queue可以分为阻塞队列和非阻塞队列，其中阻塞队列的典型例子是BlockingQueue，非阻塞队列的典型例子是ConcurrentLinkedQueue，在实际应用中要根据实际需要选用阻塞队列或者非阻塞队列。
2. LinkedBlockingQueue
由于LinkedBlockingQueue实现是线程安全的，实现了先进先出等特性，是作为生产者消费者的首选，LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定的话，默认最大是Integer.MAX_VALUE，其中主要用到put和take方法，put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费，take方法在队列空的时候会阻塞，直到有队列成员被放进来。
package com.lky.test;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.junit.Test;
/**
* @Title: testBlockQueue.java
* @Package com.lky.test
* @Description:多线程模拟实现生产者消费者模型(阻塞队列)
* @author lky
* @date 2015年10月24日 下午5:08:01
* @version V1.0
*/
public class testBlockQueue {
private Log log = LogFactory.getLog(testBlockQueue.class);
/**
* @Title: testBlockQueue.java
* @Package com.lky.test
* @Description: 定义阻塞队列
* @author lky
* @date 2015年10月24日 下午5:07:28
* @version V1.0
*/
public class Basket {
// 队列的最大容量为3
BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<String>(3);
// 如果队列不满，则放入，否则阻塞等待
public void produce(String apple) throws InterruptedException {
basket.put(apple);
}
// 如果队列不为空，则取出，否则阻塞等待
public String consumer() throws InterruptedException {
return basket.take();
}
}
/**
* @Title: testBlockQueue.java
* @Package com.lky.test
* @Description: 定义生产者
* @author lky
* @date 2015年10月24日 下午5:18:17
* @version V1.0
*/
public class Produce implements Runnable {
private Basket basket;
private String fruit;
public Produce(String fruit, Basket basket) {
this.basket = basket;
this.fruit = fruit;
}
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
log.info("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + "开始生产apple----->" + this.fruit);
basket.produce(fruit);
log.info("apple生产完毕!!!!");
Thread.sleep(1000);
}
} catch (Exception e) {
log.error("生产苹果异常!!!!!");
}
}
}
/**
* @Title: testBlockQueue.java
* @Package com.lky.test
* @Description: 定义消费者
* @author lky
* @date 2015年10月24日 下午5:24:31
* @version V1.0
*/
public class Consumer implements Runnable {
private Basket basket;
public Consumer(Basket basket) {
this.basket = basket;
}
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
String fruit = basket.consumer();
log.info("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + "取到一个水果: " + fruit);
Thread.sleep(1000);
}
} catch (Exception e) {
log.error("消费者取苹果异常!!!!");
}
}
}
@Test
public void test() {
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());//获取当前系统的cpu数目
Basket basket = new Basket();
Produce produce1 = new Produce("apple", basket);
Produce produce2 = new Produce("banna", basket);
Consumer consumer = new Consumer(basket);
// 新建一个线程池
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
service.submit(produce1);
service.submit(produce2);
service.submit(consumer);
try {
Thread.sleep(20000);
} catch (Exception e) {
log.error("程序异常错误!!!!");
}
service.shutdown();
}
}
3. ConcurrentLinkedQueue
是Queue的一个安全实现．Queue中元素按FIFO原则进行排序．采用CAS操作，来保证元素的一致性。
package com.lky.test;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
/**
* @Title: testNBlockQueue.java
* @Package com.lky.test
* @Description: 多线程模拟实现生产者消费者模型(非阻塞式队列)
* @author lky
* @date 2015年10月24日 下午8:02:14
* @version V1.0
*/
public class testNBlockQueue {
private static Log log = LogFactory.getLog(testNBlockQueue.class);
private static ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<Integer>();
private static int count = 2;
private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);
private static class Poll implements Runnable {
@Override
public void run() {
while (!queue.isEmpty()) {
log.info(Thread.currentThread().getName() + "消费一个商品: " + queue.poll());
}
latch.countDown();
}
}
public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
long timeStart = System.currentTimeMillis();
ExecutorService eService = Executors.newFixedThreadPool(4);
// 生产商品
for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
queue.offer(i);
}
// 消费者
for (int i = 0; i < count; ++i) {
eService.submit(new Poll());
}
latch.await();// 使得主线程阻塞，直到latch.getCount()为0
System.out.println("Cost time: " + (System.currentTimeMillis() - timeStart));
eService.shutdown();
}
}
4. 使用场景
在Java多线程应用中，队列的使用率很高，多数生产消费模型的首选数据结构就是队列(先进先出)。Java提供的线程安全的Queue可以分为阻塞队列和非阻塞队列，其中阻塞队列的典型例子是BlockingQueue，非阻塞队列的典型例子是ConcurrentLinkedQueue，在实际应用中要根据实际需要选用阻塞队列或者非阻塞队列。