Что такое Thread-Safe BlockingQueue в Java? Когда вы должны использовать его? Реализация прилагается

Опубликовано: 2021-04-30
Что такое Threadsafe BlockingQueue в Java и когда его следует использовать

На данный момент я написал две статьи о концепции производителя-потребителя на Crunchify. 1-й объясняет Java-семафор и мьютекс, а 2-й объясняет параллельное чтение/запись.

В этом руководстве по Java мы рассмотрим ту же концепцию производителя/потребителя, чтобы объяснить BlockingQueue in Java .

Каковы преимущества Blocking Queue в Java?

java.util.Queue поддерживает операции, ожидающие, пока очередь не станет непустой при извлечении элемента, и ожидание освобождения места в очереди при сохранении элемента.

java.util.BlockingQueue в java - Crunchify

Нам нужно создать четыре класса Java:

  1. CrunchifyMessage.java для отправки и получения сообщения
  2. CrunchifyBlockingProducer.java для помещения сообщения в очередь
  3. CrunchifyBlockingConsumer.java для получения сообщения из очереди
  4. CrunchifyBlockingMain.java для запуска теста

Реализации BlockingQueue thread-safe . Все методы очередей атомарны по своей природе и используют внутренние блокировки.

Приступим к реализации Thread-Safe BlockingQueue в Java.

Шаг 1

Создайте класс CrunchifyMessage.java . Это простой объект 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 ;
     }
}

Шаг 2

Создайте производителя CrunchifyBlockingProducer.java , который создал простое сообщение и поместил его в очередь.

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 ) ;
         }
     }   
}

Шаг 3

Создайте класс CrunchifyBlockingConsumer.java , который использует сообщения из очереди.

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 ( ) ;
         }
     }   
}

Шаг-4

Создайте простой метод CrunchifyBlockingMain.java , который запускает тест BlockingQueue. Запустите эту программу, чтобы проверить поведение 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 не принимает пустые элементы. Реализации выдают исключение NullPointerException при попытках добавить , поместить или предложить нуль .

Нуль используется в качестве контрольного значения, чтобы указать на сбой операций опроса .

Результат:

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 .

Когда мы должны использовать java.util.concurrent.BlockingQueue?

  • Если вы хотите ограничить какой-либо входящий запрос, вы должны использовать тот же
  • Производители могут значительно опередить потребителей с неограниченной очередью. Если потребитель не догоняет производителя, это может вызвать OutOfMemoryError . В подобных ситуациях может быть лучше сообщить потенциальному производителю, что очередь заполнена, и быстро сдаться в случае сбоя.
    • Другими словами: производители, естественно, задушены.
  • Блокирующая очередь обычно используется в параллельном приложении.
  • Он обеспечивает правильную, потокобезопасную реализацию
  • Потребление памяти также должно быть ограничено