自定义阻塞队列

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于 2025-01-09 09:00:00 发布 · 1.1k 阅读

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#java #java-ee #阻塞队列

自定义阻塞队列

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自定义阻塞队列

1. 特性

阻塞队列是一种特殊的队列，在队列原有的先进先出特性的基础上，它增加了以下特性：

当阻塞队列中数据已满时，此时进行入队列操作的线程会进入阻塞状态，一直阻塞到队列中数据不为满状态(其它线程执行了出队列操作)后才能继续执行
当阻塞队列中数据为空时，此时进行出队列操作的线程会进入阻塞状态，一直阻塞到队列中数据不为空(其它线程执行了入队列操作)后才能继续执行

2. 作用

阻塞队列能够起到解耦合与削峰填谷的作用，举个栗子🌰：

假设我们对外提供了一个购物网站，现在用户向我们的网站发送了服务请求，所有请求都会先通过入口服务器A来转发请求，且A自身也执行一定业务处理，然后A将请求转发到服务器B上或服务器C上来执行请求并返回响应：

在这里插入图片描述

在这种情况下，A和B，A和C之间的关系是密切相连的(A中有调用B的代码，B中有调用A的代码)，若这个时候服务器B出现了故障，服务收到了影响，可能会间接的导致服务器A也收到影响甚至宕机，这种现象对用户或我们来说是非常不友好的！

对此我们可以给服务器A与其它服务器之间添加一个阻塞队列，专门用来进行请求的存储与消费：

在这里插入图片描述

服务器A可以将请求保存到队列中，然后其它服务器可以从队列里获取数据，而不会与A产生直接联系，以此来达到解耦合的作用

还有一种特殊的情况，当用户发出的请求特别多时(如双十一)，这个时候服务器B和服务器C对请求的处理速度远远抵不上请求的生成速度，这样子可能会导致服务器的崩溃然后就宕机了，对此我们可以引入阻塞队列(记得它的特性)：当阻塞队列中的请求已经满了后再进来的线程会进入阻塞，直达服务器把把队列中的部分请求消化掉了才能继续添加请求，以此来达到削峰填谷的作用

3. 自定义阻塞队列

java本身也为我们提供了阻塞队列的数据结构：

ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列
LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列
PriorityBlockingQueue：基于优先级队列的阻塞队列

这里就不探讨上面现成的阻塞队列了，而是自己来定义一个阻塞队列！

实现阻塞队列需要三个步骤：

实现普通队列
解决线程安全问题
实现阻塞功能

3.1 实现普通队列

这里我们通过数组的形式实现队列，且为环形队列(为了方便操作这里统一存储数据为字符串):

class MyBlockingQueue {
   
   

    private String[] elems = null;

    private int head = 0; // 头指针，指向队首元素
    private int tail = 0; // 尾指针，指向队尾元素的下一位
    private int size = 0; // 当前队列存储数据大小

    public MyBlockingQueue(int capacity) {
   
   
        elems = new String[capacity];
    }

    /**
     * 入队操作
     */
    public void put(String elem) {
   
   
        
        if (size >= elems.length) {
   
   
            // 当前队列已满，进入阻塞
        }
        
        // 队列未满，将数据添加进队列中
        elems[tail] = elem;
        tail++;
        if (tail >= elems.length) {
   
   
            // 因为为循环队列，当尾指针超过当前队列最大容量时，重新回到队列起始下标(不一定为队首)
            tail = 0; 
        }
        size++;
    }

    /**
     * 出队操作
     */
    public String take() {
   
   
        
        if (size <= 0) {
   
   
            // 当前队列为空，进入阻塞
        }
        
        // 队列非空，将队首元素出队
        String ret = elems[head];
        head++;
        if (head >= elems.length) {
   
   
            // 因为为循环队列，当头指针超过当前队列最大容量时，重新回到队列起始下标
            head = 0;
        }
        size--;
        return ret;
    }
}