并发队列之DelayQueue
已经说了四个并发队列了,DelayQueue这是最后一个,这是一个无界阻塞延迟队列,底层基于前面说过的PriorityBlockingQueue实现的 ,队列中每个元素都有过期时间,当从队列获取元素时,只有过期元素才会出队列,而队列头部的元素是过期最快的元素;
一.简单使用
可以看到我们可以自己设置超时时间和优先级队列中的比较规则,这样我们在队列中取的时候,按照最快超时的先出队;
package com.example.demo.study; import java.util.Random;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit; import lombok.Data; public class Study0210 { @Data
static class MyDelayed implements Delayed {
private long delayTime;//该任务需要再队列中的延迟的时候
private long expire;//这个时间表示当前时间和延迟时间相加,这里就叫做到期时间
private String taskName;//任务的名称 public MyDelayed(long delayTime, String taskName) {
this.delayTime = delayTime;
this.taskName = taskName;
this.expire = System.currentTimeMillis()+delayTime;
} //指定优先级队列里面的比较规则,就跟上篇博客中说的优先级队列中说的比较器一样
@Override
public int compareTo(Delayed o) {
return (int)(this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)-o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS));
} //这个方法表示该任务在队列中还有多少剩余时间,也就是expire-当前时间
@Override
public long getDelay(TimeUnit unit) {
return unit.convert(this.expire-System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
}
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建延迟队列
DelayQueue<MyDelayed> queue = new DelayQueue<MyDelayed>(); //创建任务丢到队列中
Random random = new Random();
for (int i = 1; i < 11; i++) {
MyDelayed myDelayed = new MyDelayed(random.nextInt(500),"task"+i);
queue.add(myDelayed);
} //获取队列中的任务,这里只会跟超时时间最小的有关,和入队顺序无关
MyDelayed myDelayed = queue.take();
while(myDelayed!=null) {
System.out.println(myDelayed.toString());
myDelayed = queue.take();
}
}
}
二.基本组成
//由此可是这个队列中存放的任务必须是Delayed类型的
public class DelayQueue<E extends Delayed> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E> {
//独占锁
private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
//优先级队列
private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();
//leader线程,实际上每次进行入队和出队操作的只能是leader线程,其余的都叫做fallower线程,这里会用到一个leader-follower模式
private Thread leader = null;
//条件变量
private final Condition available = lock.newCondition(); //省略很多代码
}
具体的继承关系可以看看下面这个图,实际操作的都是内部的PriorityQueue;
三.offer方法
上面代码中我们虽然说调用的是add方法,其实就是调用的是offer方法;
public boolean offer(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
//获取锁
lock.lock();
try {
//往优先级队列中添加一个元素
q.offer(e);
//注意,peek方法只是获取优先级队列中第一个元素,并不会删除
//如果优先级队列中取的元素就是和当前添加的元素一样,说明当前元素就是达到过期要求的,于是设置leader线程为null
//然后通知条件队列中的线程优先级队列中已经有元素了,可以过来取了
if (q.peek() == e) {
leader = null;
available.signal();
}
return true;
} finally {
//释放锁
lock.unlock();
}
}
四.take方法
获取并移除队列中达到超时时间要求的元素,如果队列中没有元素,就把当前线程丢到条件队列中阻塞;
从下面的代码逻辑中我们可以知道:线程分为两种,一种是leader线程,一种是follower线程,其中leader线程只会阻塞一定的时间,follower线程会在条件队列阻塞无限长的时间;当leader线程执行完take操作之后,就会重置leader线程为null,然后从条件队列中拿一个出来设置为leader线程
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
//获取锁,可中断
lock.lockInterruptibly();
try {
for (;;) {
//这里先是尝试从优先级队列中获取一下节点,获取不到的话,说明当前优先级队列为空,就阻塞当前线程
E first = q.peek();
if (first == null)
available.await();
else {
//如果优先级队列中有元素,那么肯定能走到这里来,然后取到该元素的超时时间,如果小于0,说明已经达到要求了,可以获取并删除队列中的元素
long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);
if (delay <= 0)
return q.poll();
first = null; // don't retain ref while waiting
//如果leader队列不为空,说明有其他线程正在执行take,于是就把当前线程放到条件队列中
if (leader != null)
available.await();
//到这里,说明优先级队列中没有元素到超时时间,而且此时没有其他线程调用take方法,于是就把leader线程设置为当前线程,
//然后当前leader线程就会等待一定的时间,等优先级队列中最快超时的元素;
//在等待的时候,leader线程会释放锁,这时其他线程B可以调用offer方法添加元素,线程C也可以调用take方法,然后线程C就会在
//上面这里阻塞无限长的时间,直到被唤醒
else {
Thread thisThread = Thread.currentThread();
leader = thisThread;
try {
available.awaitNanos(delay);
} finally {
//当前线程阻塞一定时间之后,不管成功了没有,都会把leader线程重置为null,然后重新循环
if (leader == thisThread)
leader = null;
}
}
}
}
//这里的意思就是当前线程移除元素成功之后,唤醒条件队列中的线程去继续从队列中获取元素
} finally {
if (leader == null && q.peek() != null)
available.signal();
//释放锁
lock.unlock();
}
}
五.poll操作
获取并移除队头过期元素,如果队列为空,或者对头元素没有过超时时间就返回null
public E poll() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//尝试获取队头元素,如果队头元素为空或者该延迟过期时间还没到,就返回null
E first = q.peek();
if (first == null || first.getDelay(NANOSECONDS) > 0)
return null;
else
//否则就获取并移除队头元素
return q.poll();
} finally {
lock.unlock();
}
}
六.总结
这个队列其实很容易,主要的是有一个延迟时间,我们从优先级队列中获取的根节点首先会判断有没有过超时时间,有的话就移除并返回就好了,没有的话,就看看还剩下多少时间才会超时(由于是优先级队列,所以根节点一般就是最快超时时间的,当然,也可以修改优先级队列的比较规则),于是当前线程就会等这个节点超时,此时leader等于当前线程,在等待的过程中,会释放锁,所以其他线程可以往队列中添加元素,也可以获取元素(但是由于此时leader!=null,这些线程会阻塞无限长时间直到被唤醒);
在leader线程超时时间到了之后自动唤醒,再进行一次循环,就会获取并移除根节点了,最后再重置leader节点为null,顺便唤醒条件队列中的节点;
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