阻塞队列和线程池

news2024/11/27 1:31:00

一、什么是阻塞队列

1.1 什么是队列

队列是先进先出。

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

1.2 什么是阻塞队列？

队列已经满的时候，往队列塞数据的时候阻塞

队列为空的时候，往外拿取元素的时候阻塞

1.3 BlockQueue

阻塞方法：

take()：E 队列为空的时候，发生阻塞

put(E): 往队列满的时候，往队列插数据发生阻塞

非租塞方法：

二、阻塞队列的使用场景

生产者-消费者模式

2.1 作用

平衡生产者和消费者性能均衡问题。(背压)

2.2 常见的阻塞队列

ArrayBlockingQueque: 一个由数组结构组成的有界阻塞队列
LinkedBlockingQueque: 一个由链表组成的有界阻塞队列
PriorityBlockingQueque: 一个支持优先级排序的无界阻塞队列，放入元素按照优先级排序
DelayQueue: 一个使用优先级队列组成的无界阻塞队列，放入的元素要支持Delay接口。元素的剩余时间没到的话，拿不到元素。
SynchronousQueue: 一个不存在元素的阻塞队列，将生产者元素直接交给消费者
LinkedTransferQueue: 一个由链表组成的无界阻塞队列，往队列中放入元素的话，如果有消费者在等待，直接交给消费者，而不需要放入队列。
LinkedBlockingDeque: 一个由链表组成的双向阻塞队列

2.3 什么是有界？

有界：队列长度是有限的，满了以后生产者就会阻塞

无界：队列长度是无限的，可以不停的往里添加东西而不会阻塞

三、线程池

3.1 什么是线程池？

线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。它由线程池管理器、工作队列和线程池线程组成。

线程池的基本概念是，在应用程序启动时创建一定数量的线程，并将它们保存在线程池中。当需要执行任务时，从线程池中获取一个空闲的线程，将任务分配给该线程执行。当任务执行完毕后，线程将返回到线程池，可以被其他任务复用

3.2 为什么使用线程池？

好处：

重用线程

线程池会在内部维护一组可重用的线程，避免了频繁地创建和销毁线程的开销，提高了线程的利用率。创建线程需要资源，切换上下文开销大。

控制并发度

线程池可以限制并发执行的线程数量，防止系统过载。通过调整线程池的大小，可以控制并发度，避免资源消耗过大。

提供线程管理和监控

线程池提供了一些管理和监控机制，例如线程池的创建、销毁、线程状态的监控等，方便开发人员进行线程的管理和调试。

提供任务队列

线程池通常会使用任务队列来存储待执行的任务，这样可以实现任务的缓冲和调度。

缺点：

1) 需要合理配置：线程池的性能和效果受到配置参数的影响，需要根据具体的应用场景和硬件环境来合理配置线程池的大小、任务队列的大小等参数。
2）可能引发资源泄露：如果线程池中的线程长时间闲置而不被使用，可能会导致资源的浪费和泄露。
3）可能引发死锁：在使用线程池时，如果任务之间存在依赖关系，可能会引发死锁问题，需要额外的注意和处理。