Java for Beginner

LinkedBlockingQueue, отличия от других очередей.

LinkedBlockingQueue — это реализация блокирующей очереди на основе связанного списка, предоставляемая в пакете java.util.concurrent. Она поддерживает опциональную ограниченную емкость и используется для передачи данных между потоками с возможностью блокировки.

Основные отличия от других очередей:

Блокирующая очередь: Ожидает свободного места для добавления или доступного элемента для извлечения.
Основана на связанном списке: В отличие от ArrayBlockingQueue, которая использует массив, LinkedBlockingQueue использует связанный список.
Опциональная ограниченная емкость: Вы можете задать максимальную емкость очереди. По умолчанию емкость не ограничена.

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class LinkedBlockingQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(10);

        try {
            queue.put(1);
            queue.put(2);
            System.out.println(queue.take());
            System.out.println(queue.take());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Внутреннее устройство

LinkedBlockingQueue реализует блокирующую очередь с использованием двух внутренних объектов Node, а также использует механизмы блокировок для управления доступом к очереди.

Основные компоненты:

Внутренний класс Node:
Узел, содержащий данные и ссылку на следующий элемент в очереди.

static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;

    Node(E x) { item = x; }
}

Голова и хвост очереди:

head: Ссылка на первый узел в очереди.
last: Ссылка на последний узел в очереди.

private transient Node<E> head;
private transient Node<E> last;

Механизмы блокировки:

Две раздельные блокировки для вставки и удаления: putLock и takeLock.

private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
private final Condition notFull = putLock.newCondition();
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();

Принцип работы:

Вставка элемента (put):
Захватывается блокировка putLock.
Проверяется, не превышает ли очередь максимальную емкость.
Создается новый узел и добавляется в конец очереди.
Если очередь была пустой, сигнализируется о наличии новых элементов (notEmpty.signal()).
Освобождается блокировка putLock.

Извлечение элемента (take):
Захватывается блокировка takeLock.
Проверяется, не пустая ли очередь.
Удаляется узел из начала очереди.
Если очередь была заполнена, сигнализируется о наличии свободного места (notFull.signal()).
Освобождается блокировка takeLock.

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class LinkedBlockingQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(2);

        // Вставка элементов
        new Thread(() -> {
            try {
                queue.put(1);
                System.out.println("Inserted 1");
                queue.put(2);
                System.out.println("Inserted 2");
                queue.put(3);
                System.out.println("Inserted 3");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();

        // Извлечение элементов
        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("Removed " + queue.take());
                System.out.println("Removed " + queue.take());
                System.out.println("Removed " + queue.take());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}

Ссылки на полезные статьи (спасибо авторам за проделанную работу) :
https://www.geeksforgeeks.org/linkedblockingqueue-class-in-java/
https://www.baeldung.com/java-queue-linkedblocking-concurrentlinked

#Java #Training #Medium #LinkedBlockingQueue

GeeksforGeeks

LinkedBlockingQueue Class in Java - GeeksforGeeks

A Computer Science portal for geeks. It contains well written, well thought and well explained computer science and programming articles, quizzes and practice/competitive programming/company interview Questions.

316 viewsДен, 05:32

Java for Beginner

Основные методы LinkedBlockingQueue

put(E e):

Вставляет элемент в конец очереди. Если очередь заполнена, блокируется до освобождения места.

LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(2);
queue.put(1);
queue.put(2);

take():

Извлекает и удаляет элемент из начала очереди. Если очередь пуста, блокируется до появления элемента.

Integer item = queue.take();
System.out.println(item);

offer(E e):

Вставляет элемент в конец очереди, если есть свободное место. Возвращает true, если элемент был добавлен, иначе false.

boolean added = queue.offer(3);
System.out.println(added); // false, если очередь заполнена

poll():

Извлекает и удаляет элемент из начала очереди. Возвращает null, если очередь пуста.

Integer item = queue.poll();
System.out.println(item);

peek():

Возвращает элемент из начала очереди без его удаления. Возвращает null, если очередь пуста.

Integer item = queue.peek();
System.out.println(item);

remainingCapacity():

Возвращает количество свободных мест в очереди.

int capacity = queue.remainingCapacity();
System.out.println(capacity);

drainTo(Collection<? super E> c):

Перемещает все доступные элементы в указанную коллекцию.

List<Integer> list = new ArrayList<>();
queue.drainTo(list);
System.out.println(list);

clear():

Удаляет все элементы из очереди.

queue.clear();

Примеры использования

Производитель-потребитель:

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class ProducerConsumerExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(5);

        // Производитель
        new Thread(() -> {
            try {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    queue.put(i);
                    System.out.println("Produced: " + i);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }).start();

        // Потребитель
        new Thread(() -> {
            try {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    Integer item = queue.take();
                    System.out.println("Consumed: " + item);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }).start();
    }
}

Очередь задач:

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class TaskQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedBlockingQueue<Runnable> taskQueue = new LinkedBlockingQueue<>(10);

        // Запуск потока исполнителя задач
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    Runnable task = taskQueue.take();
                    task.run();
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            }
        }).start();

        // Добавление задач в очередь
        taskQueue.offer(() -> System.out.println("Task 1 executed"));
        taskQueue.offer(() -> System.out.println("Task 2 executed"));
    }
}

#Java #Training #Medium #LinkedBlockingQueue

327 viewsДен, 14:09

About

Blog

Apps

Platform