java中并发Queue种类与各自API特点以及使用场景说明

下面是关于“java中并发Queue种类与各自API特点以及使用场景说明”的完整攻略。

1. 并发Queue的种类

Java中常用的并发Queue包括以下几种：

• ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列；
• LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界（默认大小为Integer.MAX_VALUE）阻塞队列；
• PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列；
• DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列，用于实现延迟任务；
• SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作，反之亦然；
• LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列，其中每个节点都包含一个传输信息。

2. 并发Queue的API特点

• ArrayBlockingQueue

• 有界阻塞队列，队列大小固定；

• 可以在队列的任意一端插入和删除元素；

• 使用ReentrantLock实现同步，吞吐量较大，但是性能不如LinkedBlockingQueue。

• LinkedBlockingQueue

• 有界或无界阻塞队列，默认是无界的；

• 可以在队列的任意一端插入和删除元素；

• 使用ReentrantLock和Condition实现同步，吞吐量较大，性能较好。

• PriorityBlockingQueue

• 无界阻塞队列，支持优先级排序；

• 通过实现Comparable接口来定义元素的优先级；

• 使用ReentrantLock和Condition实现同步，吞吐量较大，性能较好。

• DelayQueue

• 无界阻塞队列，用于实现延迟任务；

• 元素必须实现Delayed接口，实现getDelay()方法定义延迟时间；

• 使用PriorityQueue来实现延迟元素的排序，吞吐量较大，性能较好。

• SynchronousQueue

• 不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作，反之亦然；

• 使用TransferQueue来实现同步，吞吐量较小，但是相应时间很短，性能最好；

• 可以用于线程池的空闲线程回收。

• LinkedTransferQueue

• 无界阻塞队列，其中每个节点都包含一个传输信息；

• 继承了TransferQueue接口，支持同步传输。

3. 并发Queue的使用场景说明

• ArrayBlockingQueue

• 当需要有界的队列，比如线程池中的任务队列；

• 需要保证FIFO的顺序；

• 需要优先使用数组存储的队列。

• LinkedBlockingQueue

• 当需要使用无界队列，并且需要高吞吐量；

• 需要保证FIFO的顺序。

• PriorityBlockingQueue

• 当需要支持队列元素优先级排序；

• 需要支持反转顺序。

• DelayQueue

• 当需要实现延迟任务；

• 需要支持队列元素的排序；

• 需要保证FIFO的顺序。

• SynchronousQueue

• 当需要实现生产者-消费者模式；

• 需要实现线程池的空闲线程回收。

• LinkedTransferQueue

• 当需要实现异步任务之间的同步；

• 当需要实现生产者-消费者模式；
• 当需要支持同步传输。

4. 示例说明

示例一：使用LinkedBlockingQueue实现生产者-消费者模式

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

public class ProducerConsumerDemo {
    private static final int CAPACITY = 10;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(CAPACITY);

        Thread producer1 = new Thread(new Producer(queue));
        Thread producer2 = new Thread(new Producer(queue));
        Thread consumer1 = new Thread(new Consumer(queue));
        Thread consumer2 = new Thread(new Consumer(queue));
        Thread consumer3 = new Thread(new Consumer(queue));

        producer1.start();
        producer2.start();
        consumer1.start();
        consumer2.start();
        consumer3.start();

        producer1.join();
        producer2.join();
        consumer1.join();
        consumer2.join();
        consumer3.join();
    }

    static class Producer implements Runnable {
        private final BlockingQueue<Integer> queue;

        Producer(BlockingQueue<Integer> queue) {
            this.queue = queue;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    int num = produce();
                    queue.put(num);
                    System.out.println("Producer " + Thread.currentThread().getName() + " produced " + num);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Producer " + Thread.currentThread().getName() + " is interrupted");
            }
        }

        private int produce() {
            return (int) (Math.random() * 100);
        }
    }

    static class Consumer implements Runnable {
        private final BlockingQueue<Integer> queue;

        Consumer(BlockingQueue<Integer> queue) {
            this.queue = queue;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    int num = queue.take();
                    consume(num);
                    System.out.println("Consumer " + Thread.currentThread().getName() + " consumed " + num);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Consumer " + Thread.currentThread().getName() + " is interrupted");
            }
        }

        private void consume(int num) {
            // do something with num
        }
    }
}

示例二：使用DelayQueue实现延迟任务队列

import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class DelayedTaskDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        DelayQueue<DelayedTask> queue = new DelayQueue<>();

        queue.put(new DelayedTask(1, TimeUnit.SECONDS));
        queue.put(new DelayedTask(3, TimeUnit.SECONDS));
        queue.put(new DelayedTask(5, TimeUnit.SECONDS));
        queue.put(new DelayedTask(7, TimeUnit.SECONDS));

        while (!queue.isEmpty()) {
            DelayedTask task = queue.take();
            System.out.println(task.getDelay(TimeUnit.SECONDS) + " seconds delay");
        }
    }

    static class DelayedTask implements Delayed {
        private final long delayTime;
        private final long expireTime;

        DelayedTask(long delay, TimeUnit unit) {
            this.delayTime = unit.toMillis(delay);
            this.expireTime = System.currentTimeMillis() + delayTime;
        }

        @Override
        public long getDelay(TimeUnit unit) {
            return unit.convert(expireTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
        }

        @Override
        public int compareTo(Delayed o) {
            return Long.compare(this.expireTime, ((DelayedTask) o).expireTime);
        }
    }
}

以上是关于“java中并发Queue种类与各自API特点以及使用场景说明”的完整攻略，希望对你有所帮助。