Java阻塞队列的实现

阻塞队列与普通队列的区别在于,当队列是空的时,从队列中获取元素的操作将会被阻塞,或者当队列是满时,往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞,直到其他的线程往空的队列插入新的元素。同样,试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞,直到其他的线程使队列重新变得空闲起来,如从队列中移除一个或者多个元素,或者完全清空队列,下图展示了如何通过阻塞队列来合作:

线程1往阻塞队列中添加元素,而线程2从阻塞队列中移除元素

从5.0开始,JDK在java.util.concurrent包里提供了阻塞队列的官方实现。尽管JDK中已经包含了阻塞队列的官方实现,但是熟悉其背后的原理还是很有帮助的。

阻塞队列的实现

阻塞队列的实现类似于带上限的Semaphore的实现。下面是阻塞队列的一个简单实现

 

public class BlockingQueue {  
  
  private List queue = new LinkedList();  
  private int  limit = 10;  
  
  public BlockingQueue(int limit){  
    this.limit = limit;  
  }  
  
  
  public synchronized void enqueue(Object item)  
  throws InterruptedException  {  
    while(this.queue.size() == this.limit) {  
      wait();  
    }  
    if(this.queue.size() == 0) {  
      notifyAll();  
    }  
    this.queue.add(item);  
  }  
  
  
  public synchronized Object dequeue()  
  throws InterruptedException{  
    while(this.queue.size() == 0){  
      wait();  
    }  
    if(this.queue.size() == this.limit){  
      notifyAll();  
    }  
  
    return this.queue.remove(0);  
  }  
  
}  

  

必须注意到,在enqueue和dequeue方法内部,只有队列的大小等于上限(limit)或者下限(0)时,才调用notifyAll方法。如果队列的大小既不等于上限,也不等于下限,任何线程调用enqueue或者dequeue方法时,都不会阻塞,都能够正常的往队列中添加或者移除元素。

转载于:https://www.cnblogs.com/owenma/p/8722208.html

Java阻塞队列是一种线程安全的数据结构,它提供了同步的功能,用于在多线程环境中安全地进行数据交换和通信。其实现原理主要涉及以下几个方面。 首先,阻塞队列实现会使用锁机制确保线程安全。Java中可以使用ReentrantLock或synchronized关键字来实现锁,在对队列进行操作时会对其进行加锁,保证同一时刻只有一个线程能够访问队列。 其次,阻塞队列内部会使用条件变量或信号量来实现线程间的协调与通信。当队列为空时,消费者线程需要等待直到队列有数据可取;当队列已满时,生产者线程需要等待直到队列有空位置可放入新数据。通过条件变量或信号量的等待和唤醒机制,实现了线程间的同步和互斥。 此外,阻塞队列通常还会使用一个循环数组来存储数据。循环数组在插入和删除元素时能够高效地利用已分配的内存空间,避免了频繁的扩容和内存拷贝。同时,循环数组的读写指针可以通过取模运算得到,实现环形循环。 最后,阻塞队列还会根据不同的需求提供不同的阻塞操作。例如,用于插入元素的put()方法在队列已满时会阻塞直到有空位置可用,用于获取元素的take()方法在队列为空时会阻塞直到有数据可取。这些阻塞操作的实现依赖于同步和协调机制,保证了线程安全和数据一致性。 总之,Java阻塞队列通过使用锁、条件变量或信号量、循环数组等机制,实现了线程安全和线程间的同步与通信。它是多线程编程中常用的工具,能够有效地管理数据的生产和消费,提高多线程程序的可靠性和性能。
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