Java阻塞队列的实现及应用 Java阻塞队列的实现及应用

1.手写生产者消费者模型
2.手写定时器
总结

1.手写生产者消费者模型所谓生产者消费者模型，可以用我们生活中的例子来类比：我去一个小摊儿买吃的，老板把已经做好的小吃都放在摆盘上，供我挑选。那么，老板就是生产者；我就是消费者；摆盘就是阻塞队列，用来当做生产与消费的缓冲区。因此，阻塞队列在生产者与消费者模型中起着至关重要的缓冲作用。
此次先演示如何手写阻塞队列（也可以使用Java库中自带的阻塞队列）。

手写的阻塞队列只实现最基础的两个功能：入队和出队。之所以叫阻塞队列，是因为当队空或者队满的时候，都要实现阻塞，直到队中不空或不满的时候，才会取消阻塞。

手写阻塞队列实现如下：

//阻塞队列BlockQueuestatic class BlockQueue{//该队列用一个数组来实现，我们让此队列的最大容量为10private int[] items = new int[10]; private int head = 0; private int tail = 0; private int size = 0; private Object locker =new Object(); //入队public void put(int item) throws InterruptedException {synchronized(locker) {while (size == items.length) {//入队时，若队满，阻塞locker.wait(); }items[tail++] = item; //如果到达末尾，重回队首（实现循环队列）if (tail >= items.length) {tail = 0; }size++; locker.notify(); }}//出队public int back() throws InterruptedException {int ret = 0; synchronized (locker) {while (size == 0) {//出队时，若队空，阻塞locker.wait(); }ret = items[head++]; if (head >= items.length) {head = 0; }size--; locker.notify(); }return ret; }}

用两个线程充当生产者与消费者：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {BlockQueue blockQueue = new BlockQueue(); //生产者线程Thread produce = new Thread(){@Overridepublic void run() {for(int i = 0; i<10000; ++i){try {System.out.println("生产了:"+i); blockQueue.put(i); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }}}}; produce.start(); //消费者线程Thread customer = new Thread(){@Overridepublic void run() {while (true) {try {int res = blockQueue.back(); System.out.println("消费了：" + res); //每次消费后等1秒，也就是生产的快，消费的慢Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }}}}; customer.start(); customer.join(); produce.join(); }

结果如下：可以看到，生产者线程先生产元素，（阻塞队列容量为10)，当队列满时，队列阻塞，消费者线程消费元素，因为消费的慢，所以接下来生产者线程由于阻塞队列不能快速生产，只能等待消费者线程消费队列中的元素，生产者线程才能随着生产，这就是阻塞队列的缓冲作用。

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2.手写定时器先看一下Java包中的定时器。

下面的代码我们通过调用timer类中的schedule方法来实现定时器功能。schedule方法有两个参数，第一个参数：要执行的任务，第二个参数：时间。

下面的代码中，schedule方法中的第一个任务参数：我们创建了一个TimerTask实例；重写里面的run方法来打印"触发定时器"这句话。第二个参数：3000；表示3秒后执行这个任务。

import java.util.Timer; import java.util.TimerTask; public class Test{public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer(); System.out.println("代码开始执行"); timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("触发定时器"); }},3000); }}

结果如下：

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从上面就可以看出来我们手写定时器需要实现以下两个方面：

1.一个Task类，用来描述要实现的任务
2.一个Timer类，类中再实现一个schedule方法

Task类实现

//Task类用来描述任务，它继承Comparable接口是因为要将任务放到优先级阻塞队列中static class Task implements Comparable{//command表示这个任务是什么private Runnable command; //time是一个时间戳private long time; public Task(Runnable command,long time){this.command = command; this.time = System.currentTimeMillis()+time; }public void run(){command.run(); }//因为要将Task任务放到优先级阻塞队列中，所以要重写compareTo方法，我们将时间短的任务放到队头@Overridepublic int compareTo(Task o) {return (int)(this.time - o.time); }}

Timer类实现

//Timer类中需要有一个定时器，还需要有一个schedule方法static class Timer{//使用优先级阻塞队列来放这些任务，这样才能把最接近时钟的任务放到队头，我们每次扫描队头任务就行了private PriorityBlockingQueue queue = new PriorityBlockingQueue<>(); //locker用来解决忙等问题private Object locker = new Object(); //构造方法中完成定时器功能public Timer(){//需要构造一个线程，来不断地扫描队头，来判断队头任务是否到点，也就是是否该开始执行了Thread t = new Thread(){@Overridepublic void run() {while(true){//取出队首任务来判断是否到时间了try {Task task = queue.take(); long current = System.currentTimeMillis(); //当前时间戳小于时钟时间戳，表明时间还没到,那就等待if (current < task.time){queue.put(task); synchronized (locker){locker.wait(task.time-current); }}else{//否则时间到，开始执行任务task.run(); }} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); break; }}}}; t.start(); }//schedule方法的两个参数，command为任务，delay为一个时间差例如：3000(单位为毫秒)public void schedule(Runnable command,long delay){Task task = new Task(command,delay); queue.put(task); synchronized (locker){locker.notify(); }}}

主线程

public static void main(String[] args) {System.out.println("程序启动"); Timer timer = new Timer(); timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("触发定时器"); }},3000); //3000表示定时时间为3秒}

结果如下：“程序启动” 在程序启动是立刻显示出来；“触发定时器”在3秒后显示出来。