生产者消费者的实际使用
大家都有使用过分布式消息队列,比如 ActiveMQ、 kafka、RabbitMQ 等等,消息队列的是有可以使得程序之 间实现解耦,提升程序响应的效率。 如果我们把多线程环境比作是分布式的话,那么线程与线 程之间是不是也可以使用这种消息队列的方式进行数据通 信和解耦呢?
阻塞队列的使用案例
注册成功后增加积分
假如我们模拟一个场景,就是用户注册的时候,在注册成 功以后发放积分。这个场景在一般来说,我们会这么去实现
但是实际上,我们需要考虑两个问题:
1. 性能,在注册这个环节里面,假如添加用户需要花费 1 秒 钟,增加积分需要花费 1 秒钟,那么整个注册结果的返 回就可能需要大于 2 秒,虽然影响不是很大,但是在量 比较大的时候,我们也需要做一些优化。
2. 耦合,添加用户和增加积分,可以认为是两个领域,也 就是说,增加积分并不是注册必须要具备的功能,但是 一旦增加积分这个逻辑出现异常,就会导致注册失败。 这种耦合在程序设计的时候是一定要规避的 因此我们可以通过异步的方式来实现。
改造之前的代码逻辑
public class UserService { public boolean register(){ User user=new User(); user.setName("Mic"); addUser(user); sendPoints(user); return true; } public static void main(String[] args) { new UserService().register(); } private void addUser(User user){ System.out.println("添加用户:"+user); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } private void sendPoints(User user){ System.out.println(" 发 送 积 分 给 指 定 用 户:"+user); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
改造之后的逻辑
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class UserService { private final ExecutorService single = Executors.newSingleThreadExecutor(); private volatile boolean isRunning = true; ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(10); { init(); } public void init() { single.execute(() -> { while (isRunning) { try { User user = (User) arrayBlockingQueue.take();//阻塞的方式获取队列中的数据 sendPoints(user); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } public boolean register() { User user = new User(); user.setName("Mic"); addUser(user); arrayBlockingQueue.add(user);//添加到异步 队列 return true; } public static void main(String[] args) { new UserService().register(); } private void addUser(User user) { System.out.println("添加用户:" + user); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } private void sendPoints(User user) { System.out.println(" 发 送 积 分 给 指 定 用 户:"+user); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
优化以后,整个流程就变成了这样
在这个案例中,我们使用了 ArrayBlockingQueue 基于数 组的阻塞队列,来优化代码的执行逻辑。
阻塞队列的应用场景
阻塞队列这块的应用场景,比较多的仍然是对于生产者消 费者场景的应用,但是由于分布式架构的普及,是的大家 更多的关注在分布式消息队列上。所以其实如果把阻塞队 列比作成分布式消息队列的话,那么所谓的生产者和消费 者其实就是基于阻塞队列的解耦。 另外,阻塞队列是一个 fifo 的队列,所以对于希望在线程 级别需要实现对目标服务的顺序访问的场景中,也可以使用。
J.U.C 中的阻塞队列
J.U.C 提供的阻塞队列 在 Java8 中,提供了 7 个阻塞队列:
ArrayBlockingQueue 数组实现的有界阻塞队列, 此队列按照先进先出(FIFO)的原则 对元素进行排序。
LinkedBlockingQueue 链表实现的有界阻塞队列, 此队列的默认和最大长度为 Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的原则对元素进行 排序
PriorityBlockingQueue 支持优先级排序的无界阻塞队列, 默认情况下元素采取自然顺序 升序排列。也可以自定义类实现 compareTo()方法来指定元素 排序规则,或者初始化PriorityBlockingQueue 时,指定构造 参数 Comparator 来对元素进行排序。
DelayQueue 优先级队列实现的无界阻塞队列
SynchronousQueue 不存储元素的阻塞队列, 每一个 put 操作必须等待一个 take 操 作,否则不能继续添加元素。
LinkedTransferQueue 链表实现的无界阻塞队列
LinkedBlockingDeque 链表实现的双向阻塞队列
阻塞队列的操作方法
在阻塞队列中,提供了四种处理方式
1. 插入操作
add(e) :添加元素到队列中,如果队列满了,继续插入 元素会报错,IllegalStateException。
offer(e) : 添加元素到队列,同时会返回元素是否插入 成功的状态,如果成功则返回 true
put(e) :当阻塞队列满了以后,生产者继续通过 put 添加元素,队列会一直阻塞生产者线程,知道队列可用
offer(e,time,unit) :当阻塞队列满了以后继续添加元素, 生产者线程会被阻塞指定时间,如果超时,则线程直接 退出
2. 移除操作
remove():当队列为空时,调用 remove 会返回 false, 如果元素移除成功,则返回 true
poll(): 当队列中存在元素,则从队列中取出一个元素, 如果队列为空,则直接返回 null
take():基于阻塞的方式获取队列中的元素,如果队列为 空,则 take 方法会一直阻塞,直到队列中有新的数据可 以消费
poll(time,unit):带超时机制的获取数据,如果队列为空, 则会等待指定的时间再去获取元素返回