java併發程式設計工具類JUC第六篇:SynchronousQueue同步佇列

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時間 2021-03-27 11:03:16 字母哥部落格

主題:

在之前的文章中已經為大家介紹了java併發程式設計的工具：BlockingQueue介面、ArrayBlockingQueue、DelayQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue，本文為系列文章第六篇。

本篇文章將為大家介紹併發程式設計集合類SynchronousQueue，它是BlockingQueue介面的實現類。與所有的BlockingQueue介面實現類不同的是：SynchronousQueue佇列的容量永遠是0(或者可以理解為容量為1的佇列,但是說佇列容量為1並不準確)，這是因為SynchronousQueue實際上它不是一個真正的佇列，因為它不會為佇列中元素維護儲存空間，它只是多個執行緒之間資料交換的媒介。

SynchronousQueue佇列的一個執行緒的插入動作總是會等待另一個執行緒的移除操作，反之亦然。
put()方法放入元素物件到 SynchronousQueue不會返回結果（處於阻塞狀態），直到另一個執行緒執行take()移除元素物件.
peek()方法在BlockingQueue介面實現類中可以獲取元素，但不從佇列中移除該元素。但在SynchronousQueue佇列中該方法不可用。

SynchronousQueue 同步佇列例子

下面我們寫一個例子，來幫助我們理解SynchronousQueue的特性及用法。 SynchronousQueueProducer.java 啟動執行緒每隔一秒向佇列中放入一個Integer物件。

public class SynchronousQueueProducer implements Runnable {

   protected BlockingQueue<Integer> blockingQueue;
   public SynchronousQueueProducer(BlockingQueue<Integer> queue) {
      this.blockingQueue = queue;
   }

   [@Override](http://my.oschina.net/u/1162528)
   public void run() {
      int i = 0;
      while (true) {
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Put: " + ++i);
         try {
            blockingQueue.put(i);
            Thread.sleep(1000);  //每隔一秒生產一次
         } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }

}

SynchronousQueueConsumer.java啟動執行緒每5秒從佇列中取出一個元素物件。

public class SynchronousQueueConsumer implements Runnable {
   protected BlockingQueue<Integer> blockingQueue;

   public SynchronousQueueConsumer(BlockingQueue<Integer> queue) {
      this.blockingQueue = queue;
   }

   [@Override](http://my.oschina.net/u/1162528)
   public void run() {
      while (true) {
         try {
            Integer data = blockingQueue.take();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " take(): " + data);
            Thread.sleep(5000);  //每隔5秒消費一次
         } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }

}

SynchronousQueueExample.java 新建一個SynchronousQueue同步佇列，啟動一個生產者執行緒插入物件，兩個消費者執行緒移除物件。進行測試，看看效果。


public class SynchronousQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
      final BlockingQueue<Integer> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>();
    
      SynchronousQueueProducer queueProducer = new SynchronousQueueProducer(synchronousQueue);
      new Thread(queueProducer).start();
    
      SynchronousQueueConsumer queueConsumer1 = new SynchronousQueueConsumer(synchronousQueue);
      new Thread(queueConsumer1).start();
    
      SynchronousQueueConsumer queueConsumer2 = new SynchronousQueueConsumer(synchronousQueue);
      new Thread(queueConsumer2).start();
    }
}

分析一下實驗的結果，Thread-0 是生產者執行緒，Thread-1 和 Thread-2是消費者執行緒。從實驗結果我們可以看到SynchronousQueue必須是生產一次、消費一次、生產一次、消費一次，不論有多少個消費者和生產者執行緒都必須遵循這個規則。

Thread-0 Put: 1
Thread-1 take(): 1
Thread-0 Put: 2
Thread-2 take(): 2
Thread-0 Put: 3
Thread-1 take(): 3
Thread-0 Put: 4
Thread-2 take(): 4
Thread-0 Put: 5
Thread-1 take(): 5
Thread-0 Put: 6
Thread-2 take(): 6
Thread-0 Put: 7
Thread-1 take(): 7
Thread-0 Put: 8
Thread-2 take(): 8
Thread-0 Put: 9
Thread-1 take(): 9
Thread-0 Put: 10
Thread-2 take(): 10
Thread-0 Put: 11
Thread-1 take(): 11
Thread-0 Put: 12
Thread-2 take(): 12

應用場景：如果我們不確定來自生產者請求數量，但是這些請求需要很快的處理掉，那麼配合SynchronousQueue為每個生產者請求分配一個消費執行緒是最處理效率最高的辦法。Executors.newCachedThreadPool()底層就使用了SynchronousQueue，這個執行緒池根據需求建立新的執行緒。

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