Java多线程(单例模式,堵塞队列,定时器)详解

简介

Java多线程对于Java程序员而言是非常重要的一个概念。Java天生支持多线程的并发操作，因此Java开发人员需要掌握多线程知识来提高程序的并发性和性能。

本文将重点介绍Java中多线程相关的三个重要概念：单例模式、阻塞队列和定时器。

单例模式

单例模式是一种常见的设计模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在多线程情况下，需要加锁来保证单例的懒加载和线程安全。

下面是一个单例模式的示例代码：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

在上述代码中，使用了synchronized关键字来保证线程安全。通过getInstance()方法获取单例对象。

阻塞队列

阻塞队列是Java并发编程中非常重要的一种数据结构。阻塞队列能够在多线程并发的情况下实现线程间无锁同步，极大提高了并发性能。

Java 5中提供了阻塞队列，包括ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。其中，最常用的是LinkedBlockingQueue。

下面是一个阻塞队列的示例代码：

public class BlockingQueueTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>(10);
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(() -> {
                try {
                    String s = "item-" + finalI;
                    queue.put(s);// 阻塞式的添加元素
                    System.out.println("添加元素：" + s);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
        //等待队列满（队列容积为10），生产者线程才能继续添加元素
        Thread.sleep(1000);
        while (true) {
            String s = queue.poll(1, TimeUnit.SECONDS);//等待1s看是否队列中有元素
            if (s == null) {
                break;
            }
            System.out.println("移除元素：" + s);
        }
    }
}

在上述代码中，创建一个容量大小为10的LinkedBlockingQueue，向其中添加20个元素，每个元素添加间隔为随机的1-3s，因此队列会一直处于等待添加状态。

我们使用队列的poll()方法来获取队列中的元素，当队列为空时，会等待1s，直到有元素加入队列。

定时器

定时器是Java中非常常用的一个API，能够实现指定时间后执行某个任务的功能。Java中常用的定时器包括Timer和ScheduledThreadPoolExecutor。

下面是一个ScheduledThreadPoolExecutor定时器的示例代码：

public class TimerTest {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
        executor.schedule(() -> System.out.println("时间到了"), 5, TimeUnit.SECONDS);
        executor.scheduleWithFixedDelay(() -> {
            System.out.println("Fixed Delay:" + new Date());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

在上述代码中，我们创建了一个ScheduledThreadPoolExecutor定时器，其中包含两个定时任务。第一个任务会在5s后执行，第二个任务会在1s后执行，之后每隔3s执行一次。其中第二个任务会休眠1s。

总结

本文介绍了Java中的三个重要概念，包括单例模式、阻塞队列和定时器。通过本文的学习，可以帮助Java开发人员更好地理解多线程编程中的常见概念，并能够运用到实际开发中。