ما هو Thread-Safe BlockingQueue في جافا؟ متى يجب استخدامه؟ التنفيذ مرفق

نشرت: 2021-04-30
ما هو Threadafe BlockingQueue في Java ومتى يجب عليك استخدامه

لقد كتبت حتى الآن مقالتين عن مفهوم Producer Consumer على Crunchify. الأول لشرح Java Semaphore و Mutex والثاني لشرح القراءة / الكتابة المتزامنة.

في هذا البرنامج التعليمي لجافا سننتقل إلى نفس مفهوم المُنتِج / المستهلك لشرح قائمة BlockingQueue in Java .

ما هي مزايا حظر قائمة الانتظار في جافا؟

يدعم java.util.Queue العمليات التي تنتظر حتى تصبح قائمة الانتظار غير فارغة عند استرداد عنصر ، وتنتظر حتى تصبح المساحة متوفرة في قائمة الانتظار عند تخزين عنصر.

java.util.BlockingQueue in java - Crunchify

نحتاج إلى إنشاء أربع فئات Java:

  1. CrunchifyMessage.java لوضع الرسائل والحصول عليها
  2. CrunchifyBlockingProducer.java لوضع الرسالة في قائمة الانتظار
  3. CrunchifyBlockingConsumer.java للحصول على رسالة من قائمة الانتظار
  4. CrunchifyBlockingMain.java لبدء الاختبار

عمليات تنفيذ قائمة الانتظار هي مؤشرات thread-safe . جميع طرق الانتظار ذرية بطبيعتها وتستخدم الأقفال الداخلية.

لنبدأ في تنفيذ Thread-Safe BlockingQueue في Java

الخطوة 1

قم بإنشاء فئة CrunchifyMessage.java . هذا هو كائن جافا بسيط.

Java
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
package com . crunchify . example ;
 
/**
* @author Crunchify.com
* simple Message class to put and get message into queue
*/
 
public class CrunchifyMessage {
     private String crunchifyMsg ;
    
     public CrunchifyMessage ( String string ) {
         this . crunchifyMsg = string ;
     }
    
     public String getMsg ( ) {
         return crunchifyMsg ;
     }
}

الخطوة 2

قم بإنشاء منتج CrunchifyBlockingProducer.java الذي أنشأ رسالة بسيطة ووضعها في قائمة الانتظار.

Java
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
package com . crunchify . example ;
 
import java . util . concurrent . BlockingQueue ;
 
/**
* @author Crunchify.com
*
*/
 
public class CrunchifyBlockingProducer implements Runnable {
    
     private BlockingQueue <CrunchifyMessage> crunchQueue ;
    
     public CrunchifyBlockingProducer ( BlockingQueue <CrunchifyMessage> queue ) {
         this . crunchQueue = queue ;
     }
    
     @Override
     public void run ( ) {
         // producing CrunchifyMessage messages
         for ( int i = 1 ; i < = 5 ; i ++ ) {
             CrunchifyMessage msg = new CrunchifyMessage ( "i'm msg " + i ) ;
             try {
                 Thread . sleep ( 10 ) ;
                 crunchQueue . put ( msg ) ;
                 System . out . println ( "CrunchifyBlockingProducer: Message - " + msg . getMsg ( ) + " produced." ) ;
             } catch ( Exception e ) {
                 System . out . println ( "Exception:" + e ) ;
             }
         }
        
         // adding exit message
         CrunchifyMessage msg = new CrunchifyMessage ( "All done from Producer side. Produced 50 CrunchifyMessages" ) ;
         try {
             crunchQueue . put ( msg ) ;
             System . out . println ( "CrunchifyBlockingProducer: Exit Message - " + msg . getMsg ( ) ) ;
         } catch ( Exception e ) {
             System . out . println ( "Exception:" + e ) ;
         }
     }   
}

الخطوه 3

قم بإنشاء فئة CrunchifyBlockingConsumer.java التي تستهلك رسالة من قائمة الانتظار.

Java
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
package com . crunchify . example ;
 
import java . util . concurrent . BlockingQueue ;
 
/**
* @author Crunchify.com
*
*/
 
public class CrunchifyBlockingConsumer implements Runnable {
    
     private BlockingQueue <CrunchifyMessage> queue ;
    
     public CrunchifyBlockingConsumer ( BlockingQueue <CrunchifyMessage> queue ) {
         this . queue = queue ;
     }
    
     @Override
     public void run ( ) {
         try {
             CrunchifyMessage msg ;
            
             // consuming messages until exit message is received
             while ( ( msg = queue . take ( ) ) . getMsg ( ) ! = "exit" ) {
                 Thread . sleep ( 10 ) ;
                 System . out . println ( "CrunchifyBlockingConsumer: Message - " + msg . getMsg ( ) + " consumed." ) ;
             }
         } catch ( InterruptedException e ) {
             e . printStackTrace ( ) ;
         }
     }   
}

الخطوة 4

قم بإنشاء طريقة CrunchifyBlockingMain.java البسيطة التي تدير اختبار BlockingQueue. قم بتشغيل هذا البرنامج للتحقق من سلوك BlockingQueue.

Java
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
package com . crunchify . example ;
 
import java . util . concurrent . ArrayBlockingQueue ;
import java . util . concurrent . BlockingQueue ;
 
/**
* @author Crunchify.com
*
*/
 
public class CrunchifyBlockingMain {
    
     public static void main ( String [ ] args ) {
        
         // Creating BlockingQueue of size 10
         // BlockingQueue supports operations that wait for the queue to become non-empty when retrieving an element, and
         // wait for space to become available in the queue when storing an element.
         BlockingQueue <CrunchifyMessage> crunchQueue = new ArrayBlockingQueue < > ( 10 ) ;
         CrunchifyBlockingProducer crunchProducer = new CrunchifyBlockingProducer ( crunchQueue ) ;
         CrunchifyBlockingConsumer crunchConsumer = new CrunchifyBlockingConsumer ( crunchQueue ) ;
        
         // starting producer to produce messages in queue
         new Thread ( crunchProducer ) . start ( ) ;
        
         // starting consumer to consume messages from queue
         new Thread ( crunchConsumer ) . start ( ) ;
        
         System . out . println ( "Let's get started. Producer / Consumer Test Started.\n" ) ;
     }   
}

لا يقبل BlockingQueue العناصر الفارغة . تطرح التطبيقات NullPointerException على محاولات إضافة أو طرح أو عرض قيمة خالية .

يتم استخدام القيمة الخالية كقيمة خفر للإشارة إلى فشل عمليات الاستقصاء .

نتيجة:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Let 's get started. Producer / Consumer Test Started.
 
CrunchifyBlockingProducer: Message - i' m msg 1 produced .
CrunchifyBlockingProducer : Message - i 'm msg 2 produced.
CrunchifyBlockingConsumer: Message - i' m msg 1 consumed .
CrunchifyBlockingConsumer : Message - i 'm msg 2 consumed.
CrunchifyBlockingProducer: Message - i' m msg 3 produced .
CrunchifyBlockingConsumer : Message - i 'm msg 3 consumed.
CrunchifyBlockingProducer: Message - i' m msg 4 produced .
CrunchifyBlockingConsumer : Message - i 'm msg 4 consumed.
CrunchifyBlockingProducer: Message - i' m msg 5 produced .
CrunchifyBlockingProducer : Exit Message - All done from Producer side . Produced 50 CrunchifyMessages
CrunchifyBlockingConsumer : Message - i ' m msg 5 consumed .
CrunchifyBlockingConsumer : Message - All done from Producer side . Produced 50 CrunchifyMessages consumed .

متى يجب استخدام java.util.concurrent.BlockingQueue؟

  • عندما تريد خنق نوع من الطلبات الواردة ، فيجب عليك استخدام نفس الشيء
  • يمكن للمنتجين أن يتقدموا كثيرًا على المستهلكين بقائمة انتظار غير محدودة. إذا كان المستهلك لا يلحق بالمنتج ، فقد يتسبب ذلك في خطأ OutOfMemoryError . في مثل هذه المواقف ، قد يكون من الأفضل الإشارة إلى منتج محتمل بأن قائمة الانتظار ممتلئة ، والاستسلام سريعًا مع حدوث فشل.
    • بعبارة أخرى: يتم خنق المنتجين بشكل طبيعي.
  • يتم استخدام حظر قائمة الانتظار عادةً في التطبيق المتزامن
  • يوفر تنفيذًا صحيحًا وآمنًا
  • يجب أن يكون استهلاك الذاكرة محدودًا أيضًا