【數據結構-----隊列】

java隊列------queue詳解

Queue：基本上，一個隊列就是一個先入先出（FIFO）的數據結構

Queue接口與List、Set同一個級別，都是繼承了Collection接口。LinkedList實現Deque接口。

Queue的實現

一、沒有實現的阻塞接口的LinkedList：實現了java.util.Queue接口和java.util.AbstractQueue接口

內置的不阻塞隊列： PriorityQueue 和ConcurrentLinkedQueue   PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue類在CollectionFramework中加入兩個具體集合實現。 PriorityQueue類實質上維護了一個有序列表。加入到Queue中的元素根據它們的自然排序（經過其 java.util.Comparable 實現）或者根據傳遞給構造函數的 java.util.Comparator 實現來定位。 ConcurrentLinkedQueue是基於連接節點的、線程安全的隊列。併發訪問不須要同步。由於它在隊列的尾部添加元素並從頭部刪除它們，因此只要不須要知道隊列的大小，ConcurrentLinkedQueue對公共集合的共享訪問就能夠工做得很好。收集關於隊列大小的信息會很慢，須要遍歷隊列。

二、實現阻塞接口的：java.util.concurrent中加入了BlockingQueue接口和五個阻塞隊列類。它實質上就是一種帶有一點扭曲的FIFO數據結構。不是當即從隊列中添加或者刪除元素，線程執行操做阻塞，直到有空間或者元素可用。 五個隊列所提供的各有不一樣：   

• ArrayBlockingQueue ：一個由數組支持的有界隊列。

• LinkedBlockingQueue ：一個由連接節點支持的可選有界隊列。

• PriorityBlockingQueue ：一個由優先級堆支持的無界優先級隊列。

• DelayQueue ：一個由優先級堆支持的、基於時間的調度隊列。

• SynchronousQueue ：一個利用 BlockingQueue 接口的簡單彙集（rendezvous）機制。

下表顯示了jdk1.5中的阻塞隊列的操做：

阻塞隊列的操做能夠根據它們的響應方式分爲如下三類：aad、removee和element操做在你試圖爲一個已滿的隊列增長元素或從空隊列取得元素時 拋出異常。固然，在多線程程序中，隊列在任什麼時候間均可能變成滿的或空的，因此你可能想使用offer、poll、peek方法。這些方法在沒法完成任務時 只是給出一個出錯示而不會拋出異常。

注意：poll和peek方法出錯進返回null。所以，向隊列中插入null值是不合法的

最後，咱們有阻塞操做put和take。put方法在隊列滿時阻塞，take方法在隊列空時阻塞。

LinkedBlockingQueue的容量是沒有上限的（說的不許確，在不指定時容量爲Integer.MAX_VALUE，不要然的話在put時怎麼會受阻呢），可是也能夠選擇指定其最大容量，它是基於鏈表的隊列，此隊列按 FIFO（先進先出）排序元素。

ArrayBlockingQueue在構造時須要指定容量， 並能夠選擇是否須要公平性，若是公平參數被設置true，等待時間最長的線程會優先獲得處理（其實就是經過將ReentrantLock設置爲true來 達到這種公平性的：即等待時間最長的線程會先操做）。一般，公平性會使你在性能上付出代價，只有在的確很是須要的時候再使用它。它是基於數組的阻塞循環隊 列，此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。

PriorityBlockingQueue是一個帶優先級的 隊列，而不是先進先出隊列。元素按優先級順序被移除，該隊列也沒有上限（看了一下源碼，PriorityBlockingQueue是對 PriorityQueue的再次包裝，是基於堆數據結構的，而PriorityQueue是沒有容量限制的，與ArrayList同樣，因此在優先阻塞 隊列上put時是不會受阻的。雖然此隊列邏輯上是無界的，可是因爲資源被耗盡，因此試圖執行添加操做可能會致使 OutOfMemoryError），可是若是隊列爲空，那麼取元素的操做take就會阻塞，因此它的檢索操做take是受阻的。另外，往入該隊列中的元 素要具備比較能力。

DelayQueue（基於PriorityQueue來實現的）是一個存放Delayed 元素的無界阻塞隊列，只有在延遲期滿時才能從中提取元素。該隊列的頭部是延遲期滿後保存時間最長的 Delayed 元素。若是延遲都尚未期滿，則隊列沒有頭部，而且poll將返回null。當一個元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一個小於或等於零的值時，則出現期滿，poll就以移除這個元素了。此隊列不容許使用 null 元素。

一個例子：

package com.yao;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class BlockingQueueTest {
 /**
 定義裝蘋果的籃子
  */
 public static class Basket{
  // 籃子，可以容納3個蘋果
  BlockingQueue<String> basket = new ArrayBlockingQueue<String>(3);

  // 生產蘋果，放入籃子
  public void produce() throws InterruptedException{
   // put方法放入一個蘋果，若basket滿了，等到basket有位置
   basket.put("An apple");
  }
  // 消費蘋果，從籃子中取走
  public String consume() throws InterruptedException{
   // get方法取出一個蘋果，若basket爲空，等到basket有蘋果爲止
   String apple = basket.take();
   return apple;
  }

  public int getAppleNumber(){
   return basket.size();
  }

 }
 //&emsp;測試方法
 public static void testBasket() {
  // 創建一個裝蘋果的籃子
  final Basket basket = new Basket();
  // 定義蘋果生產者
  class Producer implements Runnable {
   public void run() {
    try {
     while (true) {
      // 生產蘋果
      System.out.println("生產者準備生產蘋果：" 
        + System.currentTimeMillis());
      basket.produce();
      System.out.println("生產者生產蘋果完畢：" 
        + System.currentTimeMillis());
      System.out.println("生產完後有蘋果："+basket.getAppleNumber()+"個");
      // 休眠300ms
      Thread.sleep(300);
     }
    } catch (InterruptedException ex) {
    }
   }
  }
  // 定義蘋果消費者
  class Consumer implements Runnable {
   public void run() {
    try {
     while (true) {
      // 消費蘋果
      System.out.println("消費者準備消費蘋果：" 
        + System.currentTimeMillis());
      basket.consume();
      System.out.println("消費者消費蘋果完畢：" 
        + System.currentTimeMillis());
      System.out.println("消費完後有蘋果："+basket.getAppleNumber()+"個");
      // 休眠1000ms
      Thread.sleep(1000);
     }
    } catch (InterruptedException ex) {
    }
   }
  }

  ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
  Producer producer = new Producer();
  Consumer consumer = new Consumer();
  service.submit(producer);
  service.submit(consumer);
  // 程序運行10s後，全部任務中止
  try {
   Thread.sleep(10000);
  } catch (InterruptedException e) {
  }
  service.shutdownNow();
 }
 public static void main(String[] args) {
  BlockingQueueTest.testBasket();
 }
}
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