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先了解一下生产者消费者模式#xff1a;
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先了解一下生产者消费者模式
生产者就是生产数据的一方消费者就是消费数据的另一方。在多线程开发中如果生产者处理速度很快而消费者处理速度很慢那么生产者就必须等待消费者处理完才能继续生产数据。如果消费者的处理能力大于生产者那么消费者就必须等待生产者。为了解决这种生产消费能力不均衡的问题便有了生产者和消费者模式。
生产者和消费者模式是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题即有了MQMessage Queue中间件。生产者和消费者彼此之间不直接通信而是通过阻塞队列来进行通信所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理直接推送给阻塞队列消费者直接从阻塞队列里获取数据。
基本概念
1)、当队列满的时候插入元素的线程被阻塞直达队列不满。
2)、队列为空的时候获取元素的线程被阻塞直到队列不空。
这种模式最常见的就是在MQ里面即消息队列Message Queue框架这里就不多谈了。
BlockQueueT
堵塞队列都是基于这个接口实现的 基本接口定义个人觉得如果用堵塞队列的话就应该推荐使用堵塞方法即put()以及take()
方法抛出异常带有返回值堵塞超时退出插入方法addofferputoffer(Time)删除方法removepolltakepoll(Time)判断是否存在elementpeekN/AN/A1、抛出异常当队列满时如果再往队列里插入元素会抛出IllegalStateException异常。当队列空时从队列里获取元素会抛出NoSuchElementException异常。
2、返回特殊值当往队列插入元素时会返回元素是否插入成功成功返回true。如果是移除方法则是从队列里取出一个元素如果没有则返回null。
3、一直阻塞当阻塞队列满时如果生产者线程往队列里put元素队列会一直阻塞生产者线程直到队列可用或者响应中断退出。当队列空时如果消费者线程从队列里take元素队列会阻塞住消费者线程直到队列不为空。
4、超时退出当阻塞队列满时如果生产者线程往队列里插入元素队列会阻塞生产者线程一段时间如果超过了指定的时间生产者线程就会退出。
堵塞队列分有界和无界队列
有界会有设定的队列大小不能无限制的创建队列大小
无界指理论上可以无限队列的大小但是实际情况每个服务器都会有大小只能说是理论上的实际应用的时候会容易撑满磁盘或内存建议使用有界堵塞队列
常用的堵塞队列有一下几种
ArrayBlockingQueue一个由数组组成的有界堵塞队列是一个FIFO队列不过要求创建对象的时候创建大小内部是由ReentrantLock和Condition实现堵塞策略单个锁 /** Main lock guarding all access */final ReentrantLock lock;/** Condition for waiting takes */private final Condition notEmpty;/** Condition for waiting puts */private final Condition notFull;
LinkedBlockingQueue由链表结构组成的有界堵塞队列也是一个FIFO队列不要求创建对象是设置默认大小不设置为Integer.MAX_VAUE有两个锁一个用于插入元素另外一个用于获取元素 /** Lock held by take, poll, etc */private final ReentrantLock takeLock new ReentrantLock();/** Wait queue for waiting takes */private final Condition notEmpty takeLock.newCondition();/** Lock held by put, offer, etc */private final ReentrantLock putLock new ReentrantLock();/** Wait queue for waiting puts */private final Condition notFull putLock.newCondition();
PriorityBlockingQueue一个支持优先级排序的无界阻塞队列。默认情况下按照自然顺序要么实现compareTo()方法指定构造参数Comparator。
DelayQueue一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。支持延时获取的元素的阻塞队列即可以延时推送元素必须要实现Delayed接口。
SynchronousQueue一个不存储元素的阻塞队列所以在执行速度上会比其他堵塞队列要快每一个put操作都要等待一个take操作
LinkedBlockingDeque一个由链表结构组成的双向阻塞队列。可以从队列的头和尾都可以插入和移除元素实现工作密取方法名带了First对头部操作带了last从尾部操作。
跳表SkipList
是一种加快查询链表速度的一种方法以空间换时间的一种方法代表的类有ConcurrentSkipListMap和ConcurrentSkipListSet也是一种随机概率数据结构
在原有的链表结构链表是按顺序排序的上加上一层链表结构但这个是随机指定的类似于数据库的索引可加多层索引链表查询的时间复杂度为O(logn)快跟上了红黑树的查询速度下面为图解示例 ** Head nodes Index nodes* - right - -* |2|----------------| |---------------------| |-null* - - -* | down | |* v v v* - - - - - -* |1|-----------| |-| |------| |-----------| |------| |-null* - - - - - -* v | | | | |* Nodes next v v v v v* - - - - - - - - - - - -* | |-|A|-|B|-|C|-|D|-|E|-|F|-|G|-|H|-|I|-|J|-|K|-null* - - - - - - - - - - - -*写时复制容器
通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候不直接往当前容器添加而是先将当前容器进行Copy复制出一个新的容器然后新的容器里添加元素添加完元素之后再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对容器进行并发的读而不需要加锁因为当前容器不会添加任何元素。所以写时复制容器也是一种读写分离的思想读和写不同的容器。如果读的时候有多个线程正在向容器添加数据读还是会读到旧的数据因为写的时候不会锁住旧的只能保证最终一致性。
常见的有CopyOnWriteArrayList以及CopyOnWriteArraySet
适用读多写少的并发场景常见应用白名单/黑名单 商品类目的访问和更新场景。
以下为图解在写完后原本的引用会重新指向新的数组对象所以就会存在内存占用问题。
