Co to jest bezpieczna dla wątków kolejka blokowania w Javie? Kiedy należy go używać? Załączona implementacja

Opublikowany: 2021-04-30
Co to jest Threadsafe BlockingQueue w Javie i kiedy należy jej używać?

Do tej pory napisałem dwa artykuły na temat koncepcji Producer Consumer na Crunchify. Pierwszy wyjaśniający Java Semaphore i Mutex, a drugi wyjaśniający współbieżny odczyt/zapis.

W tym samouczku Java omówimy tę samą koncepcję producenta/konsumentu, aby wyjaśnić BlockingQueue in Java .

Jakie są zalety kolejki blokowania w Javie?

java.util.Queue obsługuje operacje, które czekają, aż kolejka stanie się niepusta podczas pobierania elementu i czekają, aż miejsce w kolejce stanie się dostępne podczas przechowywania elementu.

java.util.BlockingQueue w java - Crunchify

Musimy stworzyć cztery klasy Java:

  1. CrunchifyMessage.java umieścić i otrzymać wiadomość
  2. CrunchifyBlockingProducer.java, aby umieścić wiadomość w kolejce
  3. CrunchifyBlockingConsumer.java, aby pobrać wiadomość z kolejki
  4. CrunchifyBlockingMain.java, aby rozpocząć test

Implementacje BlockingQueue są thread-safe . Wszystkie metody kolejkowania mają charakter atomowy i wykorzystują wewnętrzne blokady.

Zacznijmy od implementacji Thread-Safe BlockingQueue w Javie

Krok 1

Utwórz klasę CrunchifyMessage.java . To jest prosty obiekt Java.

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 ;
     }
}

Krok 2

Utwórz producenta CrunchifyBlockingProducer.java , który utworzył prostą wiadomość i umieścił ją w kolejce.

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 ) ;
         }
     }   
}

Krok 3

Utwórz klasę CrunchifyBlockingConsumer.java , która zużywa wiadomość z kolejki.

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 ( ) ;
         }
     }   
}

Krok 4

Utwórz prostą metodę CrunchifyBlockingMain.java , która uruchamia test BlockingQueue. Uruchom ten program, aby sprawdzić zachowanie 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" ) ;
     }   
}

BlockingQueue nie akceptuje elementów o wartości null . Implementacje generują NullPointerException przy próbach dodania , umieszczenia lub zaoferowania wartości null .

Wartość null jest używana jako wartość wskaźnikowa wskazująca niepowodzenie operacji odpytywania .

Wynik:

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 .

Kiedy powinniśmy używać java.util.concurrent.BlockingQueue?

  • Jeśli chcesz ograniczyć przychodzące żądanie, powinieneś użyć tego samego
  • Dzięki niekończącej się kolejce producenci mogą wyprzedzić konsumentów. Jeśli konsument nie dogania producenta, może to spowodować OutOfMemoryError . W takich sytuacjach może lepiej zasygnalizować niedoszłemu producentowi, że kolejka jest pełna, i szybko zrezygnować z awarii.
    • Innymi słowy: producenci są naturalnie dławieni.
  • Kolejka blokowania jest zwykle używana w aplikacji współbieżnej
  • Zapewnia poprawną, bezpieczną wątkowo implementację
  • Zużycie pamięci również powinno być ograniczone