JDK容器與並發—Queue—Interface

JDK容器與並發—Queue—Interface

框架概覽

接口介紹

Queue

俗稱隊列，其設計目標是存儲處理前的元素。在Collection基礎上，新增了入隊、出隊、訪問隊首元素的方法：

1）Queue有兩套功能相同的方法：add、remove、element分別為入隊、出隊、訪問隊首元素方法的拋出異常版本；offer、poll、peek則為返回特殊值的版本：

 

2）offer在有界隊列中常用，當隊列已滿時，元素入隊會返回false而不是拋出異常，因為這一般當作正常情況；
3）按照元素出入隊順序可分為：FIFO隊列、LIFO隊列、優先級隊列，這三種隊列的一個共同點是：remove、poll返回的元素都是隊首元素：

 

 

4）Queue一般不自行實現基於元素的equals、hashCode方法，因為在隊列中可能存在多個相等的元素，但是它們的順序是不同的，“順序”在隊列中是很特別的。

 

BlockingQueue

俗稱阻塞隊列，支持刪除時一直等到有元素，增加時一直等到隊列有容量空間：

1）其設計主要目標是用作生產者—消費者隊列；

2）BlockingQueue實現類是線程安全的，其方法采用鎖或其他形式並發（如lock-free、wait-free等）實現原子性，對於批量操作addAll、ContainsAll、retainAll、removeAll不一定是原子的，除非特別實現；

3）其存在4種不同版本的操作：

4）BlockingQueue有內部容量限制，可采用remainingCapacity()查看，若無則為Integer.MAX_VALUE；

5）不支持null元素，增加null會拋出NullPointerException，null用於給poll操作檢查是否失敗；

6）內存一致性原則：先於“添加元素到BlockingQeque隊列”的操作happens-before後於“獲取或刪除該元素”的操作；

7）生產者—消費者應用場景，在多個生產者、消費者線程下線程安全：

 

class Producer implements Runnable {
	private final BlockingQueue queue;
	Producer(BlockingQueue q) { queue = q; }
	public void run() {
		try {
			while (true) { queue.put(produce()); }
		} catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}
	}
	Object produce() { ... }
}

class Consumer implements Runnable {
	private final BlockingQueue queue;
	Consumer(BlockingQueue q) { queue = q; }
	public void run() {
		try {
			while (true) { consume(queue.take()); }
		} catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}
	}
	void consume(Object x) { ... }
}

class Setup {
	void main() {
		BlockingQueue q = new SomeQueueImplementation();
		Producer p = new Producer(q);
		Consumer c1 = new Consumer(q);
		Consumer c2 = new Consumer(q);
		new Thread(p).start();
		new Thread(c1).start();
		new Thread(c2).start();
	}
}

 

Deque

俗稱雙端隊列，支持有界容量、無界容量。

Deque不支持List的索引訪問方式；盡管允許null元素，但盡量避免使用，null用做方法的特殊值；一般不定義基於元素的equals、hashCode方法，而采用Object的原生方法。

自有方法：

用作FIFO等效方法：

用作LIFO(Stack)等效方法：

BlockingDeque

Blocking+Deque：

內存一致性原則：先於“添加元素到BlockingDeque隊列”的操作happens-before後於“獲取或刪除該元素”的操作；

TransferQueue

Blocking+Transfer，俗稱傳輸隊列，支持生產者等待消費者獲取元素。