队列

队列

目录

• 队列
  • LinkedBlockingQueue 阻塞队列
  • SynchronousQueue 交换队列
  • DelayQueue 延时队列
  • ArrayBlockingQueue 有界循环队列
  • 常见面试题

LinkedBlockingQueue 阻塞队列

• 新增操作
  • add队列满的时候抛出异常
  • offer队列满的时候返回false
• 查看并删除
  • remove 队列空的时候抛出异常
  • poll 队列空的时候返回null
• 只查看不删除操作
  • element队列空的时候抛异常
  • peek 队列空的时候返回null
• 类描述
  • 基于链表的阻塞队列，其底层的数据结构是链表
  • 链表维护先入先出队列，新元素被放在队尾，获取元素从队头拿。
  • 链表大小在初始化的时候可以设置，默认是Integer的最大值
  • 可以使用Collection和Iterator两个接口的所有操作，因为实现了两者的接口
• 内部构成
  • 链表存储 + 锁 + 迭代器
  • 链表的作用是保存当前节点，节点中的数据可以是任意 东西是一个泛型，比如说队列被应用到线程池时，节点就是线程。比如队列被应用到消息队列上，节点就是消息，节点的含义主要看队列被使用的场景
  • 锁有take锁和put锁 是为了保证队列操作时的线程安全，设计两种锁，是为了take和put两种操作可以同时进行 互不影响

SynchronousQueue 交换队列

• 类描述
  • 队列不存储数据，所以没有大小 无法迭代
  • 插入操作的返回必须等待另一个线程完成对应数据的删除操作，反之亦然。
  • 队列由两种数据结构祖册，分别是后入先出的堆栈和先入先出的队列。堆栈是非公平的，队列是公平的。
  • 默认无参构造器是非公平的
• 栈实现
  • 其阻塞的策略，并不是一上来就阻塞住，而是在自旋一定次数后，仍然没有其它线程来满足自己的要求时，才会真正的阻塞住。
• 队列实现
  • 次 put 数据的时候，都 put 到队尾上，而每次拿数据时，并不是直接从队头拿数据，而是从队尾往前寻找第一个被阻塞的线程，这样就会按照顺序释放被阻塞的线程

DelayQueue 延时队列

• 类描述
  • 队列中元素将在过期时被执行，越靠近队头，越早过期。
  • 未过期的元素不能够被take
  • 不允许空元素
• 实现要求
  • delayQueue中的元素必须是Delayed的子类；Delayed是表达延迟能力的关键接口 其继承了Comparable接口 并定义了还剩多久过期的方法
  • 内部排序用的是ProorityQueue队列 超时阻塞使用的事锁的等待能力

ArrayBlockingQueue 有界循环队列

• 类描述
  • 有界的阻塞数组，容器一旦被创建，后续大小无法被修改
  • 元素士有序的，按照先入先出进行排序，从队尾插入数据，从队头拿数据
  • 队列满时，往队列中put 数据会被阻塞，从队列中拿数据也会被阻塞
• 数据结构
  • takeIndex
  • putIndex
  • removeIndex
  • private final ReentrankLock lock (可重入锁)
  • private final Condition notEmpty (take的队列)
  • private final Condition notFull （put的队列）

常见面试题

• 队列 如何实现阻塞的？
  • 队列本身并没有实现阻塞的功能，而是利用 Condition 的等待唤醒机制，阻塞底层实现就是更改线程的状态为沉睡。
• 工作中经常使用队列put take方法有什么危害 如何避免？
  • 两个方法都是无限阻塞 没有超时的意思，容易使得线程全部阻塞住，大流量时，导致机器无线程可用，所以在大流量的时候使用offer 和poll 方法来代替两者，只要设置好超时时间，在规定时间内未获取到值就会返回默认值，这样不会导致流量大时，所有线程都阻塞住了。
• 数据入队之后有没有办法让队列过一会在执行？
  • 可以的，DelayQueue 提供了这种机制，可以设置一段时间之后再执行。
  • 缺点：无法持久化，容易数据丢失，一般使用中间件的中间件会进行持久化
• DelayQueue对元素有要求么，把String可以放到队列中么？
  • DelayQueue要求必须实现Delayed接口，Delayed 本身又实现了 Comparable 接口 ， Delayed 接 口 的 作 用 是 定 义 还 剩 下 多 久 就 会 超 时 ， 给 使 用 者 定 制 超 时 时 间 的 ，Comparable 接口主要用于对元素之间的超时时间进行排序的，两者结合，就可以让越快过期的元素能够排在前面。所以把 String 放到 DelayQueue 中是不行的，编译都无法通过，DelayQueue 类在定义的时候，是有泛型定义的，泛型类型必须是 Delayed 接口的子类才行。
• 如何看SynchronousQueue队列的大小？
  • 无容量队列，其内部size方法返回的是0
• synchronousQueue 底层有两种数据结构，分别是队列和栈
  • 队列维护了先入先出
  • 栈先入后出
• 假设 SynchronousQueue 底层使用的是堆栈，线程 1 执行 take 操作阻塞住了，然后有线程 2 执行 put 操作，问此时线程 2 是如何把 put 的数据传递给take 的？
• 首先线程 1 被阻塞住，此时堆栈头就是线程 1 了，此时线程 2 执行 put 操作，会把 put 的数据赋值给堆栈头的 match 属性，并唤醒线程 1，线程 1 被唤醒后，拿到堆栈头中的 match 属性，就能够拿到 put 的数据了