阻塞隊列和非阻塞隊列區別?
區別在于,當隊列是空的時,從隊列中獲取元素的操作將會被阻塞,或者當隊列是滿時,往隊列里添加元素的操作會被阻塞。
試圖從空的阻塞隊列中獲取元素的線程將會被阻塞,直到其他的線程往空的隊列插入新的元素。同樣,試圖往已滿的阻塞隊列中添加新元素的線程同樣也會被阻塞,直到其他的線程使隊列重新變得空閑起來,如從隊列中移除一個或者多個元素,或者完全清空隊列.
1.ArrayDeque, (數組雙端隊列)
2.PriorityQueue, (優先級隊列)
3.ConcurrentLinkedQueue, (基于鏈表的并發隊列)
4.DelayQueue, (延期阻塞隊列)(阻塞隊列實現了BlockingQueue接口)
5.ArrayBlockingQueue, (基于數組的并發阻塞隊列)
6.LinkedBlockingQueue, (基于鏈表的FIFO阻塞隊列)
7.LinkedBlockingDeque, (基于鏈表的FIFO雙端阻塞隊列)
8.PriorityBlockingQueue, (帶優先級的無界阻塞隊列)
9.SynchronousQueue (并發同步阻塞隊列)
阻塞隊列和生產者-消費者模式
阻塞隊列(Blocking queue)提供了可阻塞的put和take方法,它們與可定時的offer和poll是等價的。如果Queue已經滿了,put方法會被阻塞直到有空間可用;如果Queue是空的,那么take方法會被阻塞,直到有元素可用。
Queue的長度可以有限,也可以無限;無限的Queue永遠不會充滿,所以它的put方法永遠不會阻塞。
阻塞隊列支持生產者-消費者設計模式。一個生產者-消費者設計分離了“生產產品”和“消費產品”。該模式不會發現一個工作便立即處理,而是把工作置于一個任務(“to do”)清單中,以備后期處理。
生產者-消費者模式簡化了開發,因為它解除了生產者和消費者之間相互依賴的代碼。生產者和消費者以不同的或者變化的速度生產和消費數據,生產者-消費者模式將這些活動解耦,因而簡化了工作負荷的管理。
生產者-消費者設計是圍繞阻塞隊列展開的,生產者把數據放入隊列,并使數據可用,當消費者為適當的行為做準備時會從隊列中獲取數據。生產者不需要知道消費者的省份或者數量,甚至根本沒有消費者—它們只負責把數據放入隊列。
類似地,消費者也不需要知道生產者是誰,以及是誰給它們安排的工作。BlockingQueue可以使用任意數量的生產者和消費者,從而簡化了生產者-消費者設計的實現。最常見的生產者-消費者設計是將線程池與工作隊列相結合。
阻塞隊列簡化了消費者的編碼,因為take會保持阻塞直到可用數據出現。如果生產者不能足夠快地產生工作,讓消費者忙碌起來,那么消費者只能一直等待,直到有工作可做。同時,put方法的阻塞特性也大大地簡化了生產者的編碼;如果使用一個有界隊列,那么當隊列充滿的時候,生產者就會阻塞,暫不能生成更多的工作,從而給消費者時間來趕進進度。
有界隊列是強大的資源管理工具,用來建立可靠的應用程序:它們遏制那些可以產生過多工作量、具有威脅的活動,從而讓你的程序在面對超負荷工作時更加健壯。
雖然生產者-消費者模式可以把生產者和消費者的代碼相互解耦合,但是它們的行為還是間接地通過共享隊列耦合在一起了
類庫中包含一些BlockingQueue的實現,其中LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue是FIFO隊列,與 LinkedList和ArrayList相似,但是卻擁有比同步List更好的并發性能。PriorityBlockingQueue是一個按優先級順序排序的隊列,當你不希望按照FIFO的屬性處理元素時,這個PriorityBolckingQueue是非常有用的。正如其他排序的容器一樣,PriorityBlockingQueue可以比較元素本身的自然順序(如果它們實現了Comparable),也可以使用一個 Comparator進行排序。
最后一個BlockingQueue的實現是SynchronousQueue,它根本上不是一個真正的隊列,因為它不會為隊列元素維護任何存儲空間。不過,它維護一個排隊的線程清單,這些線程等待把元素加入(enqueue)隊列或者移出(dequeue)隊列。因為SynchronousQueue沒有存儲能力,所以除非另一個線程已經準備好參與移交工作,否則put和take會一直阻止。SynchronousQueue這類隊列只有在消費者充足的時候比較合適,它們總能為下一個任務作好準備。
非阻塞算法
基于鎖的算法會帶來一些活躍度失敗的風險。如果線程在持有鎖的時候因為阻塞I/O,頁面錯誤,或其他原因發生延遲,很可能所有的線程都不能前進了。
一個線程的失敗或掛起不應該影響其他線程的失敗或掛起,這樣的算法成為非阻塞(nonblocking)算法;如果算法的每一個步驟中都有一些線程能夠繼續執行,那么這樣的算法稱為鎖自由(lock-free)算法。
在線程間使用CAS進行協調,這樣的算法如果能構建正確的話,它既是非阻塞的,又是鎖自由的。
非競爭的CAS總是能夠成功,如果多個線程以一個CAS競爭,總會有一個勝出并前進。非阻塞算法堆死鎖和優先級倒置有“免疫性”(但它們可能會出現饑餓和活鎖,因為它們允許重進入)。
非阻塞算法通過使用低層次的并發原語,比如比較交換,取代了鎖。原子變量類向用戶提供了這些底層級原語,也能夠當做“更佳的volatile變量”使用,同時提供了整數類和對象引用的原子化更新操作。
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