同步循环队列Queue示例demo

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#循环队列 #生产者 #消费者 #queue #示例demo

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本文介绍了一种基于循环队列的同步队列实现方法，并通过一个生产者消费者模型进行了演示。该队列采用FIFO原则，支持动态扩容。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

背景

多线程中的生产者和消费者我们经常会使用到，而嫁接生产者和消费者之前的桥梁可以是队列也可以是栈，我们今天就使用循环队列来手写一个同步循环队列demo

循环队列特点：FIFO（先进先出）

示例demo

同步循环队列：

/**
 * 同步队列
 **/
public class SynchronizedQueue<T> {
    private static final int DEFAULT_SIZE = 128;

    private int size;
    private int insert = 0;
    private int remove = 0;

    private Object[] queue;

    public SynchronizedQueue() {
        this(DEFAULT_SIZE);
    }

    public SynchronizedQueue(int size) {
        this.size = size;
        queue = new Object[size];
    }

    public synchronized boolean offer(T object) {
        queue[insert++] = object;

        // 插满数据后，重置指针到初始值继续往队列中添加数据
        if (insert == size) {
            insert = 0;
        }

        if (insert == remove) {
            // 当insert指针和remove指针到达同一个地方时，说明队列满了，此时需要拓展队列内存
            expand();
        }

        return true;
    }

    public synchronized T poll() {
        if (insert == remove) {
            return null;
        }

        T result = (T) queue[remove];
        queue[remove] = null;
        remove++;

        // 当remove指针到达size时，需要重置到初始值0，以便重新移除queue对象
        if (remove == size) {
            remove = 0;
        }

        return result;
    }

    public synchronized int size() {
        int result = insert - remove;
        if (result < 0) {
            result += size;
        }
        return result;
    }

    public synchronized void clear() {
        // 这种方式是重新定义一个新数组
//        queue = new Object[size];
        //还有一种方式是，清空queue中对象
        for (int i = 0; i < size(); i++) {
            queue[i] = null;
        }
        insert = 0;
        remove = 0;
    }


    private void expand() {
        System.out.println("expand is run ,size:" + size);
        int newSize = size * 2;
        Object[] newQueue = new Object[newSize];

        System.arraycopy(queue, insert, newQueue, 0, size - insert);
        System.arraycopy(queue, 0, newQueue, size - insert, insert);

        insert = size;
        remove = 0;
        queue = newQueue;
        size = newSize;
    }

}

生产者和消费者测试类：

/**
 * 队列测试类
 **/
public class QueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedQueue<String> synchronizedQueue = new SynchronizedQueue<>(5);

        // 生产者
        new Thread(() -> {
            int index = 0;
            for (; ; ) {
                index++;
                synchronizedQueue.offer("producer" + index);
                if (index % 3 == 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                if (index >= 10) {
                    return;
                }
            }
        }).start();

        // 消费者
        new Thread(() -> {
            for (; ; ) {
                if (synchronizedQueue.size() > 0) {
                    System.out.println("时间：" + new Date() +", 消费者消费：" + synchronizedQueue.poll());
                }
            }
        }).start();
    }
}

运行结果：