「java队列并发」Java并发队列

今天给各位分享java队列并发的知识，其中也会对Java并发队列进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

• 1、北大青鸟java培训：Java并发编程常用的类和集合？
• 2、4种线程池和7种并发队列
• 3、JAVA如何用队列实现并发？

北大青鸟java培训：Java并发编程常用的类和集合？

AtomicInteger可以用原子方式更新int值。

类AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong和AtomicReference的实例各自提供对相应类型单个变量的访问和更新。

java课程培训机构认为基本的原理都是使用CAS操作：booleancompareAndSet(expectedValue,updateValue);如果此方法（在不同的类间参数类型也不同）当前保持expectedValue，则以原子方式将变量设置为updateValue，并在成功时报告true。

循环CAS，参考AtomicInteger中的实现：publicfinalintgetAndIncrement(){    for(;;){      intcurrent=get();      intnext=current+1;      if(compareAndSet(current,next))        returncurrent;    }  }  publicfinalbooleancompareAndSet(intexpect,intupdate){    returnunsafe.compareAndSwapInt(this,valueOffset,expect,update);  }ABA问题因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新，但是如果一个值原来是A，变成了B，又变成了A，那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化，但是实际上却变化了。

ABA问题的解决思路就是使用版本号。

在变量前面追加上版本号，每次变量更新的时候把版本号加一，那么A－B－A就会变成1A-2B－3A。

从Java1.5开始JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。

这个类的compareAndSet方法作用是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

ArrayBlockingQueue一个由数组支持的有界阻塞队列。

此队列按FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。

队列的头部是在队列中存在时间最长的元素。

队列的尾部是在队列中存在时间最短的元素。

新元素插入到队列的尾部，队列获取操作则是从队列头部开始获得元素。

这是一个典型的“有界缓存区”，固定大小的数组在其中保持生产者插入的元素和使用者提取的元素。

一旦创建了这样的缓存区，就不能再增加其容量。

试图向已满队列中放入元素会导致操作受阻塞；试图从空队列中提取元素将导致类似阻塞。

此类支持对等待的生产者线程和使用者线程进行排序的可选公平策略。

默认情况下，不保证是这种排序。

然而，通过将公平性(fairness)设置为true而构造的队列允许按照FIFO顺序访问线程。

公平性通常会降低吞吐量，但也减少了可变性和避免了“不平衡性”。

LinkedBlockingQueue一个基于已链接节点的、范围任意的blockingqueue。

此队列按FIFO（先进先出）排序元素。

队列的头部是在队列中时间最长的元素。

队列的尾部是在队列中时间最短的元素。

新元素插入到队列的尾部，并且队列获取操作会获得位于队列头部的元素。

链接队列的吞吐量通常要高于基于数组的队列，但是在大多数并发应用程序中，其可预知的性能要低。

可选的容量范围构造方法参数作为防止队列过度扩展的一种方法。

如果未指定容量，则它等于Integer.MAX_VALUE。

除非插入节点会使队列超出容量，否则每次插入后会动态地创建链接节点。

如果构造一个LinkedBlockingQueue对象，而没有指定其容量大小，LinkedBlockingQueue会默认一个类似无限大小的容量（Integer.MAX_VALUE），这样的话，如果生产者的速度一旦大于消费者的速度，也许还没有等到队列满阻塞产生，系统内存就有可能已被消耗殆尽了。

4种线程池和7种并发队列

Java并发包中的阻塞队列一共7个，当然他们都是线程安全的。 

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无界阻塞队列。 

PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。 

DealyQueue：一个使用优先级（启动时间）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。

常用的只有三个，重点是前两个

LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue区别：

1、LinkedBlockingQueue内部由两个ReentrantLock来实现出入队列的线程安全，由各自的Condition对象的await和signal来实现等待和唤醒功能。而ArrayBlockingQueue的只使用一个ReentrantLock管理进出队列。

而LinkedBlockingQueue实现的队列中的锁是分离的，其添加采用的是putLock，移除采用的则是takeLock，这样能大大提高队列的吞吐量，也意味着在高并发的情况下生产者和消费者可以并行地操作队列中的数据，以此来提高整个队列的并发性能。

2、队列大小有所不同，ArrayBlockingQueue是有界的初始化必须指定大小，而LinkedBlockingQueue可以是有界的也可以是无界的(Integer.MAX_VALUE)，对于后者而言，当添加速度大于移除速度时，在无界的情况下，可能会造成内存溢出等问题。

3、数据存储容器不同，ArrayBlockingQueue采用的是数组作为数据存储容器，而LinkedBlockingQueue采用的则是以Node节点作为连接对象的链表。

由于ArrayBlockingQueue采用的是数组的存储容器，因此在插入或删除元素时不会产生或销毁任何额外的对象实例，而LinkedBlockingQueue则会生成一个额外的Node对象。这可能在长时间内需要高效并发地处理大批量数据的时，对于GC可能存在较大影响。

SynchronousQueue

没有容量，是无缓冲等待队列，是一个不存储元素的阻塞队列，会直接将任务交给消费者，必须等队列中的添加元素被消费后才能继续添加新的元素

使用SynchronousQueue阻塞队列一般要求maximumPoolSizes为无界，避免线程拒绝执行操作。

1、newfixed，线程默认大小确定、最大大小确定（实际没什么用），默认使用linkedblockqueue,无尽队列

危害在于这个等待队列，队列如果消费不及时不断膨胀可以使机器资源耗尽

ArrayBlockingQueue是一个有界缓存等待队列，可以指定缓存队列的大小，当正在执行的线程数等于corePoolSize时，多余的元素缓存在ArrayBlockingQueue队列中等待有空闲的线程时继续执行，当ArrayBlockingQueue已满时，加入ArrayBlockingQueue失败，会开启新的线程去执行，当线程数已经达到最大的maximumPoolSizes时，再有新的元素尝试加入ArrayBlockingQueue时会报错。

2、cached，线程数不限大小

危害 本身就是没有限制，有多少请求创建多少线程，直到资源耗尽

CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue作为主线程池的工作队列，它是一个没有容量的阻塞队列。每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作。这意味着，如果主线程提交任务的速度高于线程池中处理任务的速度时，CachedThreadPool会不断创建新线程。极端情况下，CachedThreadPool会因为创建过多线程而耗尽CPU资源。

3、single

可顺序执行任务，同时只有一个线程处理（单线程）

执行过程如下：

1.如果当前工作中的线程数量少于corePool的数量，就创建一个新的线程来执行任务。

2.当线程池的工作中的线程数量达到了corePool，则将任务加入LinkedBlockingQueue。

3.线程执行完1中的任务后会从队列中去任务。

注意：由于在线程池中只有一个工作线程，所以任务可以按照添加顺序执行。

4、ScheduledThreadPool

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {

        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,

              new DelayedWorkQueue());

    }

使用了延迟队列，无界，和cached类似

如果运行的线程达到了corePoolSize，就把任务添加到任务队列DelayedWorkQueue中；DelayedWorkQueue会将任务排序，先执行的任务放在队列的前面。

任务执行完后，ScheduledFutureTask中的变量time改为下次要执行的时间，并放回到DelayedWorkQueue中

DelayQueue是一个没有边界BlockingQueue实现，加入其中的元素必需实现Delayed接口。 当生产者线程调用put之类的方法加入元素时，会触发Delayed接口中的compareTo方法进行排序，也就是说队列中元素的顺序是按到期时间排序的，而非它们进入队列的顺序。排在队列头部的元素是最早到期的，越往后到期时间赿晚。

消费者线程查看队列头部的元素，注意是查看不是取出。然后调用元素的getDelay方法，如果此方法返回的值小0或者等于0，则消费者线程会从队列中取出此元素，并进行处理。如果getDelay方法返回的值大于0，则消费者线程wait返回的时间值后，再从队列头部取出元素，此时元素应该已经到期。

DelayQueue是Leader-Followr模式的变种，消费者线程处于等待状态时，总是等待最先到期的元素，而不是长时间的等待。消费者线程尽量把时间花在处理任务上，最小化空等的时间，以提高线程的利用效率。

无论创建那种线程池 必须要调用ThreadPoolExecutor，以上四种都是调用这个实现的

线程池类为 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor，常用构造方法为：

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,

long keepAliveTime, TimeUnit unit,

BlockingQueue workQueue,

RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize： 线程池维护线程的最少数量 

maximumPoolSize：线程池维护线程的最大数量 

keepAliveTime： 线程池维护线程所允许的空闲时间 ， unit： 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位 

workQueue： 线程池所使用的缓冲队列 

handler： 线程池对拒绝任务的处理策略 --饱和策略

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通用流程：

一个任务通过 execute(Runnable)方法被添加到线程池，任务就是一个 Runnable类型的对象，任务的执行方法就是 Runnable类型对象的run()方法。

当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时：

如果此时线程池中的数量小于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。

如果此时线程池中的数量等于 corePoolSize，但是缓冲队列 workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列。

如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。

如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。

也就是：处理任务的优先级为：

核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize，如果三者都满了，使用handler处理被拒绝的任务。 

当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数。

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unit可选的参数为java.util.concurrent.TimeUnit中的几个静态属性：

NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。

workQueue我常用的是：java.util.concurrent. ArrayBlockingQueue

handler有四个选择：

1、【抛异常】ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() 抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常

2、【重试】ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() 重试添加当前的任务，他会自动重复调用execute()方法

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()

3、【找个旧的停了】抛弃旧的任务 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()

4、【不抛异常】抛弃当前的任务

5、当然也可以根据应用场景实现RejectedExecutionHandler接口，自定义 饱和策略 ，如记录日志或持久化存储不能处理的任务。

JAVA如何用队列实现并发？

如果是抢资源，在不作弊的情况下 按照先来先得的规则 ，那么比较简单的实现就是队列 ，不管请求的并发多高，如果用线程来实现为用户服务，也就是说 来一个人请求资源那么就启动一个线程，那CPU执行线程总是有顺序的，比如 当前三个人（路人甲路人乙路人丙）请求A资源 ，那服务端就起了三个线程为这三个人服务，假设 这三个人不太幸运在请求的时候没有及时的获得CPU时间片，那么他们三个相当于公平竞争CPU资源，而CPU选择运行线程是不确定顺序的 ，又假设 选中了路人丙的线程运行那么将其放入队列就好了,路人乙，路人丙以此类推 ，那可能会想为什么不及时的处理呢 ，因为后续的操作可能是耗时操作对于线程的占用时间较长那请求资源的人多了服务端就可能挂了

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