java多線程 --ConcurrentLinkedQueue 非阻塞 線程安全隊列

 ConcurrentLinkedQueue是一個基於鏈接節點的無界線程安全隊列，它采用先進先出的規則對節點進行排序，當我們添加一個元素的時候，它會添加到隊列的尾部；當我們獲取一個元素時，它會返回隊列頭部的元素。它采用了“wait-free”算法（即CAS算法）來實現。

阻塞隊列BlockingQueue：

1. 支持阻塞的插入方法：意思是當隊列滿時，隊列會阻塞插入元素的線程，直到隊列不滿。
2. 支持阻塞的移除方法：意思是在隊列為空時，獲取元素的線程會等待隊列變為非空。

Java里的阻塞隊列

1. ArrayBlockingQueue：一個由數組結構組成的有界阻塞隊列,此隊列按照先進先出（FIFO）的原則對元素進行排序,不保證線程公平的訪問隊列;
2. LinkedBlockingQueue：一個由鏈表結構組成的有界阻塞隊列，FIFO先進先出。
3. PriorityBlockingQueue：一個支持優先級排序的無界阻塞隊列。
4. DelayQueue：是一個支持延時獲取元素的無界阻塞隊列。
5. SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。
6. LinkedTransferQueue：一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列。
7. LinkedBlockingDeque：一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。

ArrayBlockingQueue 通過 ArrayBlockingQueue fairQueue = new ArrayBlockingQueue(1000,true);保證線程公平訪問隊列。

看下構造方法：

  public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
        if (capacity <= 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        this.items = new Object[capacity];
        lock = new ReentrantLock(fair);
        notEmpty = lock.newCondition();
        notFull =  lock.newCondition();
    }

使用可重入鎖實現。

DelayQueue使用場景：

1. 緩存系統設計；
2. 定時任務調度；

 

SynchronousQueue是一個不存儲元素的阻塞隊列。每一個put操作必須等待一個take操作，否則不能繼續添加元素。
它支持公平訪問隊列。默認情況下線程采用非公平性策略訪問隊列。
SynchronousQueue的吞吐量高於LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue。

Fork Join框架：

Fork/Join框架是Java 7提供的一個用於並行執行任務的框架，是一個把大任務分割成若干個小任務，最終匯總每個小任務結果后得到大任務結果的框架。

工作竊取算法：

優點：充分利用線程並行計算，減少線程間競爭。

缺點：在某些情況下還是存在競爭，比如雙端隊列里只有一個任務時。並且該算法會消耗了更多的系統資源，比如創建多個線程和多個雙端隊列。

 

框架設計：

1. 分割任務。首先我們需要有一個fork類來把大任務分割成子任務，有可能子任務還是很大，所以還需要不停地分割，直到分割出的子任務足夠小。
2. 執行任務並合並結果。分割的子任務分別放在雙端隊列里，然后幾個啟動線程分別從雙端隊列里獲取任務執行。子任務執行完的結果都統一放在一個隊列里，啟動一個線程從隊列里拿數據，然后合並這些數據。