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一口气说出Java 6种延时队列的实现方法(面试官也得服)

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下面是“一口气说出Java 6种延时队列的实现方法(面试官也得服)”的完整攻略，包含两个示例说明。

简介

延时队列是一种特殊的队列，它可以在一定时间后才将元素出队。在Java中，我们可以使用多种方式来实现延时队列。本文将介绍Java中6种常见的延时队列实现方法，并提供两个示例说明。

方法一：使用Timer

Java中的Timer类可以用于定时执行任务。我们可以使用Timer来实现延时队列。具体来说，我们可以使用Timer来定时将元素从队列中取出。代码如下：

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class DelayQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<DelayedElement> queue = new DelayQueue<>();
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    DelayedElement element = queue.take();
                    System.out.println("Take element: " + element);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, 0, 1000);

        queue.put(new DelayedElement("Element 1", 5000));
        queue.put(new DelayedElement("Element 2", 10000));
        queue.put(new DelayedElement("Element 3", 15000));
    }

    static class DelayedElement implements Delayed {
        private String name;
        private long delayTime;
        private long expireTime;

        public DelayedElement(String name, long delayTime) {
            this.name = name;
            this.delayTime = delayTime;
            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, ((DelayedElement) o).expireTime);
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "DelayedElement{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", delayTime=" + delayTime +
                    ", expireTime=" + expireTime +
                    '}';
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用DelayQueue作为延时队列，使用Timer定时将元素从队列中取出。我们定义了DelayedElement类来表示延时元素，实现了Delayed接口。在getDelay方法中，我们计算了元素的剩余延时时间。在compareTo方法中，我们根据元素的过期时间进行比较。

方法二：使用ScheduledExecutorService

Java中的ScheduledExecutorService接口可以用于定时执行任务。我们可以使用ScheduledExecutorService来实现延时队列。具体来说，我们可以使用ScheduledExecutorService来定时将元素从队列中取出。代码如下：

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

public class DelayQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<DelayedElement> queue = new DelayQueue<>();
        ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
        executor.scheduleWithFixedDelay(() -> {
            try {
                DelayedElement element = queue.take();
                System.out.println("Take element: " + element);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);

        queue.put(new DelayedElement("Element 1", 5000));
        queue.put(new DelayedElement("Element 2", 10000));
        queue.put(new DelayedElement("Element 3", 15000));
    }

    static class DelayedElement implements Delayed {
        private String name;
        private long delayTime;
        private long expireTime;

        public DelayedElement(String name, long delayTime) {
            this.name = name;
            this.delayTime = delayTime;
            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, ((DelayedElement) o).expireTime);
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "DelayedElement{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", delayTime=" + delayTime +
                    ", expireTime=" + expireTime +
                    '}';
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用DelayQueue作为延时队列，使用ScheduledThreadPoolExecutor定时将元素从队列中取出。我们定义了DelayedElement类来表示延时元素，实现了Delayed接口。在getDelay方法中，我们计算了元素的剩余延时时间。在compareTo方法中，我们根据元素的过期时间进行比较。

方法三：使用BlockingQueue和Thread

Java中的BlockingQueue接口可以用于实现队列。我们可以使用BlockingQueue和Thread来实现延时队列。具体来说，我们可以使用Thread来定时将元素从队列中取出。代码如下：

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

public class DelayQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<DelayedElement> queue = new DelayQueue<>();
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    DelayedElement element = queue.take();
                    System.out.println("Take element: " + element);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        thread.start();

        queue.put(new DelayedElement("Element 1", 5000));
        queue.put(new DelayedElement("Element 2", 10000));
        queue.put(new DelayedElement("Element 3", 15000));
    }

    static class DelayedElement implements Delayed {
        private String name;
        private long delayTime;
        private long expireTime;

        public DelayedElement(String name, long delayTime) {
            this.name = name;
            this.delayTime = delayTime;
            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, ((DelayedElement) o).expireTime);
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "DelayedElement{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", delayTime=" + delayTime +
                    ", expireTime=" + expireTime +
                    '}';
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用DelayQueue作为延时队列，使用Thread定时将元素从队列中取出。我们定义了DelayedElement类来表示延时元素，实现了Delayed接口。在getDelay方法中，我们计算了元素的剩余延时时间。在compareTo方法中，我们根据元素的过期时间进行比较。

方法四：使用PriorityQueue和Thread

Java中的PriorityQueue类可以用于实现优先队列。我们可以使用PriorityQueue和Thread来实现延时队列。具体来说，我们可以使用Thread来定时将元素从队列中取出。代码如下：

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class DelayQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<DelayedElement> queue = new PriorityQueue<>();
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true) {
                DelayedElement element = queue.peek();
                if (element != null && element.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) <= 0) {
                    element = queue.poll();
                    System.out.println("Take element: " + element);
                }
            }
        });
        thread.start();

        queue.offer(new DelayedElement("Element 1", 5000));
        queue.offer(new DelayedElement("Element 2", 10000));
        queue.offer(new DelayedElement("Element 3", 15000));
    }

    static class DelayedElement implements Delayed {
        private String name;
        private long delayTime;
        private long expireTime;

        public DelayedElement(String name, long delayTime) {
            this.name = name;
            this.delayTime = delayTime;
            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, ((DelayedElement) o).expireTime);
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "DelayedElement{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", delayTime=" + delayTime +
                    ", expireTime=" + expireTime +
                    '}';
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用PriorityQueue作为延时队列，使用Thread定时将元素从队列中取出。我们定义了DelayedElement类来表示延时元素，实现了Delayed接口。在getDelay方法中，我们计算了元素的剩余延时时间。在compareTo方法中，我们根据元素的过期时间进行比较。

方法五：使用PriorityBlockingQueue和Thread

Java中的PriorityBlockingQueue类可以用于实现优先队列。我们可以使用PriorityBlockingQueue和Thread来实现延时队列。具体来说，我们可以使用Thread来定时将元素从队列中取出。代码如下：

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

public class DelayQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<DelayedElement> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    DelayedElement element = queue.take();
                    System.out.println("Take element: " + element);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        thread.start();

        queue.put(new DelayedElement("Element 1", 5000));
        queue.put(new DelayedElement("Element 2", 10000));
        queue.put(new DelayedElement("Element 3", 15000));
    }

    static class DelayedElement implements Delayed {
        private String name;
        private long delayTime;
        private long expireTime;

        public DelayedElement(String name, long delayTime) {
            this.name = name;
            this.delayTime = delayTime;
            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, ((DelayedElement) o).expireTime);
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "DelayedElement{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", delayTime=" + delayTime +
                    ", expireTime=" + expireTime +
                    '}';
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用PriorityBlockingQueue作为延时队列，使用Thread定时将元素从队列中取出。我们定义了DelayedElement类来表示延时元素，实现了Delayed接口。在getDelay方法中，我们计算了元素的剩余延时时间。在compareTo方法中，我们根据元素的过期时间进行比较。

方法六：使用Redis

Redis是一种高性能的键值存储数据库。我们可以使用Redis来实现延时队列。具体来说，我们可以使用Redis的zset数据结构来存储延时元素，使用Redis的brpop命令来阻塞等待元素过期。代码如下：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

import java.util.Set;

public class DelayQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        JedisPool pool = new JedisPool(new JedisPoolConfig(), "localhost");
        Jedis jedis = pool.getResource();
        jedis.del("delay_queue");
        jedis.del("delay_queue_lock");

        Thread producer = new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i <= 3; i++) {
                jedis.zadd("delay_queue", System.currentTimeMillis() + i * 5000, "Element " + i);
            }
        });
        producer.start();

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            while (true) {
                Set<String> elements = jedis.zrangeByScore("delay_queue", 0, System.currentTimeMillis(), 0, 1);
                if (!elements.isEmpty()) {
                    String element = elements.iterator().next();
                    jedis.zrem("delay_queue", element);
                    System.out.println("Take element: " + element);
                }
            }
        });
        consumer.start();
    }
}

在上面的代码中，我们使用Redis的zset数据结构来存储延时元素，使用Redis的brpop命令来阻塞等待元素过期。我们使用Thread来分别实现生产者和消费者。在生产者中，我们使用zadd命令将元素添加到delay_queue中。在消费者中，我们使用zrangeByScore命令获取过期的元素，使用zrem命令将元素从delay_queue中删除。

示例一：使用DelayQueue实现定时任务

我们可以使用DelayQueue来实现定时任务。具体来说，我们可以将定时任务封装成延时元素，将延时元素添加到DelayQueue中。代码如下：

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

public class DelayQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<DelayedTask> queue = new DelayQueue<>();
        queue.put(new DelayedTask("Task 1", 5000));
        queue.put(new DelayedTask("Task 2", 10000));
        queue.put(new DelayedTask("Task 3", 15000));

        while (!queue.isEmpty()) {
            DelayedTask task = queue.take();
            task.run();
        }
    }

    static class DelayedTask implements Delayed, Runnable {
        private String name;
        private long delayTime;
        private long expireTime;

        public DelayedTask(String name, long delayTime) {
            this.name = name;
            this.delayTime = delayTime;
            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);
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Execute task: " + name);
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用DelayQueue作为延时队列，将定时任务封装成延时元素，将延时元素添加到DelayQueue中。我们定义了DelayedTask类来表示延时元素，实现了Delayed接口和Runnable接口。在getDelay方法中，我们计算了元素的剩余延时时间。在compareTo方法中，我们根据元素的过期时间进行比较。在run方法中，我们执行了定时任务。

示例二：使用Redis实现分布式锁

我们可以使用Redis的setnx命令来实现分布式锁。具体来说，我们可以将锁封装成延时元素，将延时元素添加到Redis的zset中。代码如下：

```java
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

import java.util.Set;

public class DelayQueueExample {
public static void main(String[] args) {
JedisPool pool = new JedisPool(new JedisPoolConfig(), "localhost");
Jedis jedis = pool.getResource();
jedis.del("lock");
jedis.del("lock_lock");

    Thread thread1 = new Thread(() -> {
        while (true) {
            String lock = acquireLock(jedis, "lock", 5000);
            if (lock != null) {
                System.out.println("Thread 1 acquired lock");
                releaseLock(jedis, "lock", lock);
                System.out.println("Thread 1 released lock");
            }
        }
    });
    thread1.start();

    Thread thread2 = new Thread(() -> {
        while (true) {
            String lock = acquireLock(jedis, "lock", 5000);
            if (lock != null) {
                System.out.println("Thread 2 acquired

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