JAVA集合专题5 ——ArrayDeque + BlockingQueue

news2024/9/23 0:30:11

ArrayDeque的特点

ArrayDeque是Deque接口子实现
ArrayDeque数据结构可以表示为: 队列、双端队列、栈
ArrayDeque是一个循环数组
ArrayDeque底层数组的默认初始长度16，默认扩容机制扩为原来的2倍
ArrayDeque存储数据有序
ArrayDeque允许存储重复数据
ArrayDeque不允许存储null
ArrayDeque线程不安全
如果我们在使用ArrayDeque的时候，在其构造方法中传入指定的数组长度，它会对这个给定长度进行处理。默认底层数组长度是8，如果给的值大于等于8那么会产生一个大于这个给定值的最小的2的幂值作为最终的底层数组长度
给定10 -> 数组实际长度是16
给定20 -> 数组实际长度是32
给定40 -> 数组实际长度是64
给定64 -> 数组实际长度是128
即ArrayDeque的底层数组长度永远保持2的幂值

//底层源码
//                                  假设给定20 
private static int calculateSize(int numElements) {
    
    	// int MIN_INITIAL_CAPACITY = 8;
        int initialCapacity = MIN_INITIAL_CAPACITY;
       
         //   20 >= 8
        if (numElements >= initialCapacity) {
            // initialCapacity = 20
            initialCapacity = numElements;
            
            // initialCapacity = 20
            //                  10100
            
            // 第一步:
            // >>>  1           01010
            //                  10100
            // |                11110
            
            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  1);
            
            // 第二步:
            // >>>  2           00111
            //                  11110
            // |                11111
            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  2);
            
            // 第三步:
            // >>>  4           00001
            //                  11111
            // |                11111
            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  4);
            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  8);
            initialCapacity |= (initialCapacity >>> 16);
            
            //                 11111
            // ++
            //                100000
           
            initialCapacity++;

            if (initialCapacity < 0)   // Too many elements, must back off
                initialCapacity >>>= 1;// Good luck allocating 2 ^ 30 elements
        }
        return initialCapacity;
    }

BlockingQueue

什么是BlockingQueue?

BlockingQueue是阻塞队列

什么叫阻塞队列?

是一个大小容量有限的队列

在添加数据的时候，如果队列满了，那么添加线程等待(直到有一个线程删除了队列中的元素，添加线程才可以往里面添加元素)
在删除数据的时候，如果队列空了，那么删除线程等待(直到有一个线程往队列中添加了元素，删除线程才可以进行删除操作)

阻塞队列的应用场景是什么?

缓存
生产者-消费者模型

BlockingQueue的阻塞方法是什么?

普通的阻塞方法：(不满足条件, 一直阻塞)

put() —— 在添加数据的时候,，如果队列满了，put操作等待
take() —— 在删除数据的时候，如果队列空了，take操作等待

超时阻塞(不满足条件，会等待一段时间，在这个设置的时间内没有等到结果，返回特殊值null或false)

offer(e, time, unit) —— 没插入成功，返回false
poll( time, unit) —— 没取出元素，返回null

BlockingQueue的四类方法

在这里插入图片描述

code

package cs.kaoyan.javase.com.queue;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //阻塞队列容量为2
        ArrayBlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(2);

        //先向队列中添加两个元素
        queue.add("zhang san");
        queue.add("li si");

        //add方法：报错IllegalStateException: Queue full
        //queue.add("wang wu");

        //put方法：阻塞
        //队列已满
        //queue.put("wang wu");

        //十秒之后还没添加成功会返回true
        //boolean result = queue.offer("wang wu", 10, TimeUnit.SECONDS);
        //false
        //System.out.println(result);

        ArrayBlockingQueue<String> queue2 = new ArrayBlockingQueue<>(2);

        //队列为空,无元素可取,返回null
        //String poll = queue2.poll();
        //System.out.println(poll);

        //队列为空,无元素可取,阻塞
        queue2.take();
    }
}

code2

package cs.kaoyan.javase.com.queue;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //容量为2的阻塞队列
        ArrayBlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(2);

        //先向队列中插入两个元素
        queue.offer("zhang san");
        queue.offer("li si");

        MyThread myThread = new MyThread(queue);
        //启动子线程
        myThread.start();

        //队列已满,无法加入wang wu
        //如果7秒后依旧不能插入元素,返回false
        queue.offer("wang wu",7, TimeUnit.SECONDS);

        //子线程休眠五秒之后,会移除zhang san，再过两秒,可以将wang wu插入队列
        //[li si, wang wu]
        System.out.println(queue);
    }
}

class MyThread extends Thread{
    //成员变量
    ArrayBlockingQueue<String> queue;

    //构造器
    public MyThread(ArrayBlockingQueue<String> queue) {
        this.queue = queue;
    }

    @Override
    public void run(){
        //重写run方法
        //子线程休眠五秒
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        queue.poll();
    }
}