比较并发队列ConcurrentLinkedQueue和阻塞队列LinkedBlockingQueue用法

于 2019-05-31 09:57:23 发布
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并发队列ConcurrentLinkedQueue和阻塞队列LinkedBlockingQueue用法

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。

注：什么叫线程安全？这个首先要明确。线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。

并行和并发区别

1、并行是指两者同时执行一件事，比如赛跑，两个人都在不停的往前跑；
2、并发是指资源有限的情况下，两者交替轮流使用资源，比如一段路(单核CPU资源)同时只能过一个人，A走一段后，让给B，B用完继续给A ，交替使用，目的是提高效率

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 cn.thread;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

/**

  • 多线程模拟实现生产者／消费者模型

  • @author 林计钦

  • @version 1.0 2013-7-25 下午05:23:11
    */
    public class BlockingQueueTest2 {
    /**
    *

    • 定义装苹果的篮子

    */
    public class Basket {
    // 篮子，能够容纳3个苹果
    BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<String>(3);

     </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> 生产苹果，放入篮子</span>
 <span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span> produce() <span style="color: #0000ff;">throws</span><span style="color: #000000;"> InterruptedException {
     </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> put方法放入一个苹果，若basket满了，等到basket有位置</span>
     basket.put("An apple"<span style="color: #000000;">);
 }

 </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> 消费苹果，从篮子中取走</span>
 <span style="color: #0000ff;">public</span> String consume() <span style="color: #0000ff;">throws</span><span style="color: #000000;"> InterruptedException {
     </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> take方法取出一个苹果，若basket为空，等到basket有苹果为止(获取并移除此队列的头部)</span>
     <span style="color: #0000ff;">return</span><span style="color: #000000;"> basket.take();
 }

    }

    // 定义苹果生产者
    class Producer implements Runnable {
    private String instance;
    private Basket basket;

     </span><span style="color: #0000ff;">public</span><span style="color: #000000;"> Producer(String instance, Basket basket) {
     </span><span style="color: #0000ff;">this</span>.instance =<span style="color: #000000;"> instance;
     </span><span style="color: #0000ff;">this</span>.basket =<span style="color: #000000;"> basket;
 }

 </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span><span style="color: #000000;"> run() {
     </span><span style="color: #0000ff;">try</span><span style="color: #000000;"> {
         </span><span style="color: #0000ff;">while</span> (<span style="color: #0000ff;">true</span><span style="color: #000000;">) {
             </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> 生产苹果</span>
             System.out.println("生产者准备生产苹果：" +<span style="color: #000000;"> instance);
             basket.produce();
             System.out.println(</span>"!生产者生产苹果完毕：" +<span style="color: #000000;"> instance);
             </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> 休眠300ms</span>
             Thread.sleep(300<span style="color: #000000;">);
         }
     } </span><span style="color: #0000ff;">catch</span><span style="color: #000000;"> (InterruptedException ex) {
         System.out.println(</span>"Producer Interrupted"<span style="color: #000000;">);
     }
 }

    }

    // 定义苹果消费者
    class Consumer implements Runnable {
    private String instance;
    private Basket basket;

     </span><span style="color: #0000ff;">public</span><span style="color: #000000;"> Consumer(String instance, Basket basket) {
     </span><span style="color: #0000ff;">this</span>.instance =<span style="color: #000000;"> instance;
     </span><span style="color: #0000ff;">this</span>.basket =<span style="color: #000000;"> basket;
 }

 </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span><span style="color: #000000;"> run() {
     </span><span style="color: #0000ff;">try</span><span style="color: #000000;"> {
         </span><span style="color: #0000ff;">while</span> (<span style="color: #0000ff;">true</span><span style="color: #000000;">) {
             </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> 消费苹果</span>
             System.out.println("消费者准备消费苹果：" +<span style="color: #000000;"> instance);
             System.out.println(basket.consume());
             System.out.println(</span>"!消费者消费苹果完毕：" +<span style="color: #000000;"> instance);
             </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> 休眠1000ms</span>
             Thread.sleep(1000<span style="color: #000000;">);
         }
     } </span><span style="color: #0000ff;">catch</span><span style="color: #000000;"> (InterruptedException ex) {
         System.out.println(</span>"Consumer Interrupted"<span style="color: #000000;">);
     }
 }

    }

    public static void main(String[] args) {
    BlockingQueueTest2 test = new BlockingQueueTest2();

     </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> 建立一个装苹果的篮子</span>
 Basket basket = test.<span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Basket();

 ExecutorService service </span>=<span style="color: #000000;"> Executors.newCachedThreadPool();
 Producer producer </span>= test.<span style="color: #0000ff;">new</span> Producer("生产者001"<span style="color: #000000;">, basket);
 Producer producer2 </span>= test.<span style="color: #0000ff;">new</span> Producer("生产者002"<span style="color: #000000;">, basket);
 Consumer consumer </span>= test.<span style="color: #0000ff;">new</span> Consumer("消费者001"<span style="color: #000000;">, basket);
 service.submit(producer);
 service.submit(producer2);
 service.submit(consumer);
 </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> 程序运行5s后，所有任务停止

// try {
// Thread.sleep(1000 * 5);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
// service.shutdownNow();
}

}

ConcurrentLinkedQueue
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。
LinkedBlockingQueue是一个线程安全的阻塞队列，它实现了BlockingQueue接口，BlockingQueue接口继承自java.util.Queue接口，并在这个接口的基础上增加了take和put方法，这两个方法正是队列操作的阻塞版本。

package cn.thread;

import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ConcurrentLinkedQueueTest {
private static ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<Integer>();
private static int count = 2; // 线程个数
//CountDownLatch，一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。
private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);

</span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">static</span> <span style="color: #0000ff;">void</span> main(String[] args) <span style="color: #0000ff;">throws</span><span style="color: #000000;"> InterruptedException {
    </span><span style="color: #0000ff;">long</span> timeStart =<span style="color: #000000;"> System.currentTimeMillis();
    ExecutorService es </span>= Executors.newFixedThreadPool(4<span style="color: #000000;">);
    ConcurrentLinkedQueueTest.offer();
    </span><span style="color: #0000ff;">for</span> (<span style="color: #0000ff;">int</span> i = 0; i &lt; count; i++<span style="color: #000000;">) {
        es.submit(</span><span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Poll());
    }
    latch.await(); </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">使得主线程(main)阻塞直到latch.countDown()为零才继续执行</span>
    System.out.println("cost time " + (System.currentTimeMillis() - timeStart) + "ms"<span style="color: #000000;">);
    es.shutdown();
}

</span><span style="color: #008000;">/**</span><span style="color: #008000;">
 * 生产
 </span><span style="color: #008000;">*/</span>
<span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">static</span> <span style="color: #0000ff;">void</span><span style="color: #000000;"> offer() {
    </span><span style="color: #0000ff;">for</span> (<span style="color: #0000ff;">int</span> i = 0; i &lt; 100000; i++<span style="color: #000000;">) {
        queue.offer(i);
    }
}


</span><span style="color: #008000;">/**</span><span style="color: #008000;">
 * 消费
 *  
 * </span><span style="color: #808080;">@author</span><span style="color: #008000;"> 林计钦
 * </span><span style="color: #808080;">@version</span><span style="color: #008000;"> 1.0 2013-7-25 下午05:32:56
 </span><span style="color: #008000;">*/</span>
<span style="color: #0000ff;">static</span> <span style="color: #0000ff;">class</span> Poll <span style="color: #0000ff;">implements</span><span style="color: #000000;"> Runnable {
    </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span><span style="color: #000000;"> run() {
        </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;"> while (queue.size()&gt;0) {</span>
        <span style="color: #0000ff;">while</span> (!<span style="color: #000000;">queue.isEmpty()) {
            System.out.println(queue.poll());
        }
        latch.countDown();
    }
}

}

运行结果：
costtime 2360ms

改用while (queue.size()>0)后
运行结果：
cost time 46422ms

结果居然相差那么大，看了下ConcurrentLinkedQueue的API原来.size()是要遍历一遍集合的，难怪那么慢，所以尽量要避免用size而改用isEmpty().

总结了下， 在单位缺乏性能测试下，对自己的编程要求更加要严格，特别是在生产环境下更是要小心谨慎。

 

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