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Java 中的几种阻塞队列 (1),mybatis 返回主键原理

  • 2021 年 11 月 10 日
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Java 中的BlockingQueue接口是一个线程安全的存取队列,适用于生产者消费者的应用场景中,支持两个附加操作:


  • 生产者线程会一直不断的往阻塞队列中放入数据,直到队列满了为止。队列满了后,生产者线程阻塞等待消费者线程取出数据。

  • 消费者线程会一直不断的从阻塞队列中取出数据,直到队列空了为止。队列空了后,消费者线程阻塞等待生产者线程放入数据。


BlockingQueue 接口




BlockingQueue提供四种不同的处理方法。


| ? | 抛出异常 | 返回特殊值 | 一直阻塞 | 超时退出 |


| --- | --- | --- | --- | --- |


| 插入方法 | add(o) | offer(o) | put(o) | offer(o, timeout, timeunit) |


| 移除方法 | remove(o) | poll() | take(o) | poll(o, timeout, timeunit) |


| 检查方法 | element() | peek() | — | — |


  1. 抛出异常


  • add: 插入数据时,如果阻塞队列满,那么抛出异常IllegalStateException,否则插入成功返回true。当使用有界(capacity-restricted queue)阻塞队列时,建议使用offer方法。

  • IllegalStateException?- if the element cannot be added at this time due to capacity restrictions

  • ClassCastException?- if the class of the specified element prevents it from being added to this queue

  • NullPointerException?- if the specified element is null

  • IllegalArgumentException?- if some property of the specified element prevents it from being added to this queue

  • remove: 删除数据时,如果队列中有此数据,删除成功返回true,否则返回false。如果包含一个或者多个 object,那么只移除一个就返回true注意:remove(o)BlockingQueue接口的方法,remove()Queue接口的方法。

  • element: 如果队列为空,那么抛出异常NoSuchElementException。如果队列不为空,查询返回队列头部的数据,但是不移除数据,这点不同于remove()element同样是Queue接口的方法。


  1. 返回特殊值


  • offer: 插入数据时,如果阻塞队列没满,那么插入成功返回true,否则返回false。当使用有界(capacity-restricted queue)阻塞队列时,建议使用offer方法,不建议会抛出异常的add方法。

  • poll: 此方法是Queue接口的。如果队列不为空,查询、移除并返回队列头部元素。如果队列为空,那么返回null

  • peek: 此方法是Queue接口的


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。如果队列为空,返回null,这点不同于poll。如果队列不为空,查询返回队列头部的数据,但是不移除数据,这点不同于remove()


  1. 一直阻塞


  • put: 插入数据时,如果队列已满,那么阻塞等待队列可用,等待期间如果被中断,那么抛出InterruptedException

  • take: 查询、删除并返回队列头部元素,如果队列为空,那么阻塞等待队列可用,等待期间如果被中断,那么抛出InterruptedException


  1. 超时退出


  • offer: 插入数据时,如果队列已满,那么阻塞指定时间等待队列可用,等待期间如果被中断,那么抛出InterruptedException。如果插入成功,那么返回true,如果在达到指定时间后仍然队列不可用,那么返回false

  • poll: 查询、删除并返回队列头部元素,如果队列为空,那么阻塞指定时间等待队列可用,等待期间如果被中断,那么抛出InterruptedException。如果删除成功,那么返回队列头部元素,如果在达到指定时间后仍然队列不可用,那么返回null


Queue队列不能插入 null,否则会抛出NullPointerException


Java 里的阻塞队列




JDK7 提供了 7 个阻塞队列。分别是


  • 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。

  • SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。

  • LinkedTransferQueue:一个由链表结构组成的无界阻塞队列。

  • LinkedBlockingDeque:一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是基于数组(array-based)的先进先出(FIFO)有界(bounded)阻塞队列。


  • 创建队列时,必须要指定队列容量(capacity),即数组大小。

  • 创建队列时,可以传入Collection来初始化队列元素。

  • 队列一旦被创建,那么队列容量不能被改变。

  • 队列支持公平模式和非公平模式,默认非公平模式。

  • 队列中只有一把锁,写锁和读锁未分离,并发控制采用了经典的 two-condition(notEmptynotFull)算法。

LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue是基于链表(linked nodes)的先进先出(FIFO)的可选界(optionally-bounded)的阻塞队列。


  • 创建队列时,为了避免额外开销,可以指定队列容量(capacity);如果不指定队列容量,那么默认队列容量为Integer.MAX_VALUE

  • 创建队列时,可以可以传入Collection来初始化队列元素,此时不能指定队列容量,默认为Integer.MAX_VALUE

  • 队列中的count即当前队列元素个数,采用AtomicInteger,避免puttake的竞争。

  • ArrayBlockingQueue不同的是,LinkedBlockingQueue队列中有两把锁,读锁和写锁是分离的。

  • 在使用LinkedBlockingQueue时,若队列大小为默认值,且生产速度大于消费速度时,可能会内存溢出。

  • LinkedBlockingQueue理论上来说比ArrayBlockingQueue有更高的吞吐量,但是在大多数的实际应用场景中,却没有很好的表现。

PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue是基于数组(array based)的支持优先级的无界(unbounded)的阻塞队列。此队列的数据结构是堆。


  • 创建队列时,如果指定初始化容量(initialCapacity),那么默认初始化容量DEFAULT_INITIAL_CAPACITY为 11。

  • 创建队列时,可以指定队列初始化容量(initialCapacity),不是队列容量(capacity)。

  • PriorityBlockingQueue的无界(unbounded)相对于LinkedBlockingQueue的可选界(optionally-bounded)来说,无界是指不能在创建队列时,不能指定队列的最大容量(capacity),并不是说PriorityBlockingQueue本身无界。LinkedBlockingQueue默认(注意,这里指的是默认容量,即,你可以指定大于Integer.MAX_VALUE的值)的最大容量是Integer.MAX_VALUE,而PriorityBlockingQueue的最大容量是MAX_ARRAY_SIZE=Integer.MAX_VALUE-8

  • PriorityBlockingQueue无界的另一个意思就是生产者线程不会因为队列满了就阻塞,因为队列是无界的,没有容量满了这一说。offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)的后两个参数没有任何作用查看源代码发现,其方法的实现直接是调用了offer(e)。但是当队列为空时,take仍然会阻塞。

  • offer(e)永远不会返回falseoffer(E e, long timeout, TimeUnit unit)永远不会返回false或者阻塞。

  • PriorityBlockingQueue通过数组来实现队列,在原有数组满了的情况下,通过复制数组来扩展队列容量,如果新扩展的数组容量大小超过MAX_ARRAY_SIZE,那么抛出OutOfMemoryError异常。

  • 默认情况下元素采取自然顺序排列,也可以通过比较器 comparator 来指定元素的排序规则。元素按照升序排列。

DelayQueue

DelayQueue是基于PriorityQueue实现的支持延时获取元素的阻塞队列。


  • DelayQueue中存放的对象必须实现Delayed接口。

  • 如果没有到期元素,那么就没有headpoll方法返回 null。

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