Java實現自定義阻塞隊列
今天重溫了下 java 多線程中的 notify() 方法以及 wait() 方法,一時興起,決定通過這倆個方法,實現一個簡易的自定義阻塞隊列。
阻塞隊列是什么,與普通隊列的區別是什么?阻塞隊列與普通隊列的區別在于,當隊列是空的時,從隊列中獲取元素的操作將會被阻塞,或者當隊列是滿時,往隊列里添加元素的操作會被阻塞。試圖從空的阻塞隊列中獲取元素的線程將會被阻塞,直到其他的線程往空的隊列插入新的元素。同樣,試圖往已滿的阻塞隊列中添加新元素的線程同樣也會被阻塞,直到其他的線程使隊列重新變得空閑起來。
1.新建一個 MyQueue.java 類
import java.util.LinkedList;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;import com.xiaoleilu.hutool.util.StrUtil;/** * 使用 notify() 和 wait() 實現自定義阻塞隊列 * * @author Yangkai.Shen * @version 1.0 * @date 2017.08.02 at 11:51:14 */public class MyQueue {// 1. 承載數據的容器private LinkedList<Object> queue = new LinkedList<Object>();// 2. 計數器,用于判定邊界private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);private final int minSize = 0;// 3. 初始化一個對象,用于加鎖private final Object lock = new Object();private final int maxSize;public MyQueue(int maxSize) {this.maxSize = maxSize;}/** * 添加一個元素到隊列中,如果隊列元素已滿,則調用此方法的線程被阻塞,直到存在多余空間了,再進行添加 * * @param obj 添加 obj 到隊列尾部 */public void put(Object obj) {synchronized (lock) {// 1.沒有多余空間,就阻塞線程while (count.get() == this.maxSize) {try {lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}// 2.添加元素queue.add(obj);// 3.計數器累加count.incrementAndGet();System.out.println(StrUtil.format('新加入的元素為:{}', obj));// 4.喚醒其他線程(若本來元素為空,有線程調用 get 方法,那么原本被阻塞的,需要在此時被喚醒)lock.notify();}}/** * 獲取一個元素,如果隊列元素為空,則調用此方法的線程被阻塞,直到添加新元素了,再進行獲取 * * @return 返回隊列的第一個元素 */public Object get() {Object ret = null;synchronized (lock) {// 1.沒有元素,就阻塞線程while (count.get() == this.minSize) {try {lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}// 2.取第一個元素ret = queue.removeFirst();// 3.計數器遞減count.decrementAndGet();System.out.println(StrUtil.format('移除的元素為:{}', ret));// 4.喚醒其他線程(若元素本來已滿,有線程調用 put 方法,那么原本被阻塞的,需要在此時被喚醒)lock.notify();}return ret;}public int getSize() {return this.count.get();}}
2.新建一個測試類 MyQueueTest.java,測試類中,我們初始化一個隊列,并將元素填滿,然后啟動一個線程 t1,去插入數據,中間休眠 2s,再去啟動一個線程 t2 取數據。
import com.xiaoleilu.hutool.util.StrUtil;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class MyQueueTest {public static void main(String[] args) {final MyQueue queue = new MyQueue(5);queue.put('a');queue.put('b');queue.put('c');queue.put('d');queue.put('e');System.out.println(StrUtil.format('當前隊列的長度: {}', queue.getSize()));Thread t1 = new Thread(() -> {queue.put('f');queue.put('g');queue.put('h');}, 't1'); Thread t2 = new Thread(() -> { queue.get(); queue.get(); }); t1.start(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } t2.start();}
3.啟動測試類,查看運行結果。控制臺如果應該出現的效果是,隊列先初始化完成,然后休眠 2s,接下來先取數據,再插入數據,則證明阻塞隊列生效。下面是控制臺運行的效果:
初始化隊列4.至此,一個自定義阻塞隊列就已經實現了。
5.細心的朋友會發現,我打印的 log 里用到了一個 StrUtil.format() 方法,這個和 slf4j 的 log 用法一致,可以使用占位符。這個是用到了一個國產良心工具類,hutool,國產開源,需要大家的支持,覺得好用的話,期望可以去 碼云 或者 github 上給個 Star 吧!
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