java-集合的补充
2023-12-14 11:59:50
常见基础集合汇总
数据结构：栈
数据结构分为：
（1）逻辑结构 ：--》思想上的结构--》卧室，厨房，卫生间 ---》线性表（数组，链表），图，树，栈，队列
（2）物理结构 ：--》真实结构--》钢筋混凝土+牛顿力学------》紧密结构（顺序结构），跳转结构（链式结构）?
栈：
特点：后进先出（LIFO - last in first out）：
实际应用：
（1）内存分析：形参，局部变量放入栈中。放入的那个区域的数据结构就是按照栈来做的。
（堆：利用完全二叉树的结构来维护一组数据）
1.package com.msb.test01; 2. 3.import java.util.Stack; 4. 5./** 6. * @author : msb-zhaoss 7. */ 8.public class Test { 9. //这是main方法，程序的入口 10. public static void main(String[] args) { 11. /* 12. Stack是Vector的子类，Vector里面两个重要的属性： 13. Object[] elementData;底层依然是一个数组 14. int elementCount;数组中的容量 15. */ 16. Stack s = new Stack(); 17. s.add("A"); 18. s.add("B"); 19. s.add("C"); 20. s.add("D"); 21. System.out.println(s);//[A, B, C, D] 22. System.out.println("栈是否为空：" + s.empty()); 23. 24. System.out.println("查看栈顶的数据，但是不移除：" + s.peek()); 25. System.out.println(s); 26. 27. System.out.println("查看栈顶的数据，并且不移除：" + s.pop()); 28. System.out.println(s); 29. 30. s.push("D");//和add方法执行的功能一样，就是返回值不同 31. System.out.println(s); 32. 33. } 34.}
（2）网络浏览器多会将用户最近访问过的网址组织为一个栈。这样，用户每访问一个新页面，其地址就会被存放至栈顶；而用户每按下一次“后退”按钮，即可沿相反的次序访问此前刚访问过的页面。
（3）主流的文本编辑器也大都支持编辑操作的历史记录功能（ctrl + z：撤销，ctrl + y：恢复），用户的编辑操作被依次记录在一个栈中。一旦出现误操作，用户只需按下“撤销”按钮，即可取消最近一次操作并回到此前的编辑状态。
Stack
1.package com.msb.test01;
2.
3.import java.util.Stack;
4.
5./**
6. * @author : msb-zhaoss
7. */
8.public class Test {
9. //这是main方法，程序的入口
10. public static void main(String[] args) {
11. /*
12. Stack是Vector的子类，Vector里面两个重要的属性：
13. Object[] elementData;底层依然是一个数组
14. int elementCount;数组中的容量
15. */
16. Stack s = new Stack();
17. s.add("A");
18. s.add("B");
19. s.add("C");
20. s.add("D");
21. System.out.println(s);//[A, B, C, D]
22. System.out.println("栈是否为空：" + s.empty());
23.
24. System.out.println("查看栈顶的数据，但是不移除：" + s.peek());
25. System.out.println(s);
26.
27. System.out.println("查看栈顶的数据，并且不移除：" + s.pop());
28. System.out.println(s);
29.
30. s.push("D");//和add方法执行的功能一样，就是返回值不同
31. System.out.println(s);
32.
33. }
34.}同步类容器
比如ArrayList，HashMap，线程不安全，现在想把线程不安全的集合转换为线程安全的集合：
1.public class Test01 {
2. //这是main方法，程序的入口
3. public static void main(String[] args) {
4. //ArrayList为案例：从线程不安全 转为线程安全：
5. List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
6. }
7.}试试ArrayList的线程不安全：
1.package com.msb.test02;
2.
3.import java.util.ArrayList;
4.import java.util.concurrent.ExecutorService;
5.import java.util.concurrent.Executors;
6.
7./**
8. * @author : msb-zhaoss
9. */
10.public class Demo {
11. //这是main方法，程序的入口
12. public static void main(String[] args) {
13. //创建一个ArrayList集合：
14. ArrayList list = new ArrayList();
15.
16. //创建一个线程池：线程池定长100
17. ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(100);
18.
19. //并发向集合中添加10000个数据：
20. for (int i = 0; i < 10000; i++) {
21. //每个线程处理任务：run方法中的内容就是线程单元，任务，实际线程执行的部分
22. es.execute(new Runnable() {
23. @Override
24. public void run() {
25. list.add("aaa");
26. }
27. });
28. }
29.
30. //关闭线程池：
31. es.shutdown();
32.
33. //监控线程是否执行完毕：
34. while(true){
35. //线程都执行完以后返回true
36. if(es.isTerminated()){
37. System.out.println("所有的子线程都执行完毕了！");
38. //执行完毕以后看一下集合中元素的数量：
39. System.out.println(list.size());
40. if(list.size() == 10000){
41. System.out.println("线程安全！");
42. }else{
43. System.out.println("线程不安全！");
44. }
45.
46. //线程执行完以后，while循环可以停止：
47. break;
48. }
49. }
50. }
51.}结果：
利用同步类容器解决：
1.package com.msb.test02;
2.
3.import java.util.ArrayList;
4.import java.util.Collections;
5.import java.util.List;
6.import java.util.concurrent.ExecutorService;
7.import java.util.concurrent.Executors;
8.
9./**
10. * @author : msb-zhaoss
11. */
12.public class Demo {
13. //这是main方法，程序的入口
14. public static void main(String[] args) {
15. //创建一个ArrayList集合：
16. ArrayList oldlist = new ArrayList();
17. List list = Collections.synchronizedList(oldlist);
18.
19. //创建一个线程池：线程池定长100
20. ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(100);
21.
22. //并发向集合中添加10000个数据：
23. for (int i = 0; i < 10000; i++) {
24. //每个线程处理任务：run方法中的内容就是线程单元，任务，实际线程执行的部分
25. es.execute(new Runnable() {
26. @Override
27. public void run() {
28. list.add("aaa");
29. }
30. });
31. }
32.
33. //关闭线程池：
34. es.shutdown();
35.
36. //监控线程是否执行完毕：
37. while(true){
38. //线程都执行完以后返回true
39. if(es.isTerminated()){
40. System.out.println("所有的子线程都执行完毕了！");
41. //执行完毕以后看一下集合中元素的数量：
42. System.out.println(list.size());
43. if(list.size() == 10000){
44. System.out.println("线程安全！");
45. }else{
46. System.out.println("线程不安全！");
47. }
48.
49. //线程执行完以后，while循环可以停止：
50. break;
51. }
52. }
53. }
54.}结果：
源码解析：
ConcurrentMap并发容器
JDK5.0之后提供了多种并发类容器可以替代同步类容器，提升性能、吞吐量
ConcurrentHashMap替代HashMap、HashTable
ConcurrentSkipListMap替代TreeMap?
简单原理：
并发情况下，验证提高性能：
ConcunrrentHashMap :
1.public class Test {
2. //这是main方法，程序的入口
3. public static void main(String[] args) {
4. //选择一个容器：
5. ConcurrentHashMap<String,Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
6.
7. //创建10个线程：
8. for (int i = 0; i < 10; i++) {
9. new Thread(new Runnable() {
10. @Override
11. public void run() {
12. long startTime = System.currentTimeMillis();
13. for (int j = 0; j < 1000000; j++) {
14. map.put("test" + j , j);
15. }
16. long endTime = System.currentTimeMillis();
17. System.out.println("一共需要的时间：" + (endTime - startTime));
18. }
19. }).start();
20. }
21. }
22.}结果：
Hashtable：
1.package com.msb.test03;
2.
3.import java.util.Hashtable;
4.import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
5.
6./**
7. * @author : msb-zhaoss
8. */
9.public class Test {
10. //这是main方法，程序的入口
11. public static void main(String[] args) {
12. //选择一个容器：
13. //ConcurrentHashMap<String,Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
14. Hashtable map = new Hashtable();
15. //创建10个线程：
16. for (int i = 0; i < 10; i++) {
17. new Thread(new Runnable() {
18. @Override
19. public void run() {
20. long startTime = System.currentTimeMillis();
21. for (int j = 0; j < 1000000; j++) {
22. map.put("test" + j , j);
23. }
24. long endTime = System.currentTimeMillis();
25. System.out.println("一共需要的时间：" + (endTime - startTime));
26. }
27. }).start();
28. }
29. }
30.}结果：
HashMap：
1.package com.msb.test03;
2.
3.import java.util.HashMap;
4.import java.util.Hashtable;
5.import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
6.
7./**
8. * @author : msb-zhaoss
9. */
10.public class Test {
11. //这是main方法，程序的入口
12. public static void main(String[] args) {
13. //选择一个容器：
14. //ConcurrentHashMap<String,Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
15. //Hashtable map = new Hashtable();
16. HashMap map = new HashMap();
17. //创建10个线程：
18. for (int i = 0; i < 10; i++) {
19. new Thread(new Runnable() {
20. @Override
21. public void run() {
22. long startTime = System.currentTimeMillis();
23. for (int j = 0; j < 1000000; j++) {
24. map.put("test" + j , j);
25. }
26. long endTime = System.currentTimeMillis();
27. System.out.println("一共需要的时间：" + (endTime - startTime));
28. }
29. }).start();
30. }
31. }
32.}
线程安全的HashMap：
1.package com.msb.test03;
2.
3.import java.util.Collections;
4.import java.util.HashMap;
5.import java.util.Hashtable;
6.import java.util.Map;
7.import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
8.
9./**
10. * @author : msb-zhaoss
11. */
12.public class Test {
13. //这是main方法，程序的入口
14. public static void main(String[] args) {
15. //选择一个容器：
16. //ConcurrentHashMap<String,Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
17. //Hashtable map = new Hashtable();
18. HashMap oldmap = new HashMap();
19. Map map = Collections.synchronizedMap(oldmap);
20. //创建10个线程：
21. for (int i = 0; i < 10; i++) {
22. new Thread(new Runnable() {
23. @Override
24. public void run() {
25. long startTime = System.currentTimeMillis();
26. for (int j = 0; j < 1000000; j++) {
27. map.put("test" + j , j);
28. }
29. long endTime = System.currentTimeMillis();
30. System.out.println("一共需要的时间：" + (endTime - startTime));
31. }
32. }).start();
33. }
34. }
35.}
36.结果：
总结：
ConcurrentHashMap：性能高，线程安全
Hashtable: 线程安全，性能低
HashMap:线程不安全，性能高
线程安全的HashMap：线程安全，性能低
COW并发容器
【1】COW类并发容器，全称：Copy ?On ?Write容器，写时复制容器。（读写分离容器） ? ??
【2】原理：
向容器中添加元素时，先将容器进行Copy复制出一个新容器，然后将元素添加到新容器中，再将原容器的引用指向新容器。
并发读的时候不需要锁定容器，因为原容器没有变化，所以可以读取原容器中的值，使用的是一种读写分离的思想。
3】这种设计的好处是什么呢？
注意上面的操作arr数组本身是无锁的，没有锁，在添加数据的时候，做了额外的复制，
此时如果有线程来读数据，那么读取的是老arr的数据，此时arr的地址还没有改呢，在我添加元素的过程中，
无论有多少个线程来读数据，都是读的原来的arr，不是新的arr
所以性能很高，读写分离。提高了并发的性能。如果再读再复制...
【4】注意：
CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据实时一致性。
所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。
【5】适合特定场合：
这个应用场景显而易见，适合读多写少的情况。如果一万个线程都添加操作，都在集合中添加数据，那数组不断复制，长度不断+1，
那JVM肯定一直往上飙升，你用的时候肯定要评估使用场景的。
由于每次更新都会复制新容器，所以如果数据量较大并且更新操作频繁则对内存消耗很高，建议在高并发读的场景下使用。
【6】主要讲解：
COW容器有两种一种是CopyonWriteArrayList，一种是CopyOnWriteArraySet
一个是替代ArrayList，一个是代替Set ?
CopyOnWriteArrayList
【1】代码：
1.package com.msb.test04;
2.
3.import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
4.
5./**
6. * @author : msb-zhaoss
7. */
8.public class Test {
9. //这是main方法，程序的入口
10. public static void main(String[] args) {
11. CopyOnWriteArrayList<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
12. //添加方法：
13. list.add(1);
14. list.add(2);
15. list.add(3);
16. list.add(4);
17. System.out.println(list);//[1, 2, 3, 4]
18. list.add(3);//add方法无论元素是否存在，都可以添加进去--》添加重复的元素
19. System.out.println(list);//[1, 2, 3, 4, 3]
20. //adj. 缺席的；缺少的；心不在焉的；茫然的
21. list.addIfAbsent(33);//添加不存在的元素--》不可以添加重复的数据
22. System.out.println(list);//[1, 2, 3, 4, 3, 33]
23. }
24.}
25.【2】源码分析：
1.public class CopyOnWriteArrayList<E>{
2. //底层基于数组实现的
3. private transient volatile Object[] array;
4.
5. public CopyOnWriteArrayList() {
6. setArray(new Object[0]);
7. }
8.
9. final void setArray(Object[] a) {
10. array = a; // array = new Object[0]
11. }
12. //add方法：
13. public boolean add(E e) {
14. final ReentrantLock lock = this.lock;
15. lock.lock();
16. try {
17. //返回底层array数组,给了elements
18. Object[] elements = getArray();
19. //获取elements的长度---》获取老数组的长度
20. int len = elements.length;
21. //完成数组的复制，将老数组中的元素复制到新数组中，并且新数组的长度加1操作
22. Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
23. //将e元素放入新数组最后位置
24. newElements[len] = e;
25. //array数组的指向从老数组变为新数组
26. setArray(newElements);
27. return true;
28. } finally {
29. lock.unlock();
30. }
31. }
32.
33.
34. final Object[] getArray() {
35. return array;//返回底层数组
36. }
37.
38.
39. private boolean addIfAbsent(E e, Object[] snapshot) {
40. final ReentrantLock lock = this.lock;
41. lock.lock();
42. try {
43. //取出array数组给current
44. Object[] current = getArray();
45. int len = current.length;
46. if (snapshot != current) {
47. // Optimize for lost race to another addXXX operation
48. int common = Math.min(snapshot.length, len);
49. //遍历老数组：
50. for (int i = 0; i < common; i++)
51. //eq(e, current[i])将放入的元素和老数组的每一个元素进行比较，如果有重复的元素，就返回false，不添加了
52. if (current[i] != snapshot[i] && eq(e, current[i]))
53. return false;
54. if (indexOf(e, current, common, len) >= 0)
55. return false;
56. }
57. //完成数组的复制，将老数组中的元素复制到新数组中，并且新数组的长度加1操作
58. Object[] newElements = Arrays.copyOf(current, len + 1);
59. //将e元素放入新数组最后位置
60. newElements[len] = e;
61. //array数组的指向从老数组变为新数组
62. setArray(newElements);
63. return true;
64. } finally {
65. lock.unlock();
66. }
67. }
68.
69.
70.}CopyOnWriteArraySet
【1】代码：
1./**
2. * @author : msb-zhaoss
3. */
4.public class Test02 {
5. //这是main方法，程序的入口
6. public static void main(String[] args) {
7. //创建一个集合：
8. CopyOnWriteArraySet<Integer> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
9. //在这里也体现出Set和List的本质区别，就在于是否重复
10. //所以add方法直接不可以添加重复数据进去
11. set.add(1);
12. set.add(2);
13. set.add(2);
14. set.add(7);
15. System.out.println(set);//[1, 2, 7]
16.
17. }
18.}【2】源码：
1.public class CopyOnWriteArraySet<E>{
2. //CopyOnWriteArraySet底层基于CopyOnWriteArrayList
3. private final CopyOnWriteArrayList<E> al;
4.
5. public CopyOnWriteArraySet() {
6. al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
7. }
8.
9. //添加方法：
10. public boolean add(E e) {
11. return al.addIfAbsent(e);//底层调用的还是CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent
12. }
13.}总结：
由上面的源码看出，每次调用CopyOnWriteArraySet的add方法时候，其实底层是基于CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent，
每次在addIfAbsent方法中每次都要对数组进行遍历，所以CopyOnWriteArraySet的性能低于CopyOnWriteArrayList
数据结构：队列
数据结构分为：
（1）逻辑结构 ：--》思想上的结构--》卧室，厨房，卫生间 ---》线性表（数组，链表），图，树，栈，队列
（2）物理结构 ：--》真实结构--》钢筋混凝土+牛顿力学------》紧密结构（顺序结构），跳转结构（链式结构）?
? 队列：特点：先进先出 （FIFO）（first in first out）
他有两端，一端是让新元素进去，一端是让老元素出去
在需要公平且经济地对各种自然或社会资源做管理或分配的场合，无论是调度银行和医院的服务窗口，还是管理轮耕的田地和轮伐的森林，队列都可大显身手。?
甚至计算机及其网络自身内部的各种计算资源，无论是多进程共享的 CPU 时间，还是多用户共享的打印机，也都需要借助队列结构实现合理和优化的分配。
双端队列：两端都可以进行进队，出队的队列：
（1）前端，后端都可以进出：
（2）进行限制：
（3）特殊情况，双端队列实现栈操作:
栈和队列的物理结构实现 可以用线性表的数组，链表都可以
队列Queue
阻塞队列
BlockingQueue介绍
总结：BlockingQueue继承Queue，Queue继承自Collection
所以Collection最基础的增删改查操作是有的，在这个基础上，多了Queue的特点，在这个基础上又多了阻塞的特点，最终形成了BlockingQueue
什么叫阻塞？
常用的API：
添加：?
put是阻塞的
查询：
take是阻塞的
删除：
BlockingQueue常见子类
ArrayBlockingQueue
源码中的注释的解释说明：
【1】添加元素：
1.package com.msb.test05;
2.
3.import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
4.import java.util.concurrent.TimeUnit;
5.
6./**
7. * @author : msb-zhaoss
8. */
9.public class Test01 {
10. //这是main方法，程序的入口
11. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
12. //创建一个队列，队列可以指定容量指定长度3：
13. ArrayBlockingQueue aq = new ArrayBlockingQueue(3);
14. //添加元素：
15. //【1】添加null元素：不可以添加null元素，会报空指针异常：NullPointerException
16. //aq.add(null);
17. //aq.offer(null);
18. //aq.put(null);
19. //【2】正常添加元素：
20. aq.add("aaa");
21. aq.offer("bbb");
22. aq.put("ccc");
23. System.out.println(aq);//[aaa, bbb, ccc]
24.
25. //【3】在队列满的情况下，再添加元素：
26. //aq.add("ddd");//在队列满的情况下，添加元素 出现异常：Queue full
27. //System.out.println(aq.offer("ddd"));//没有添加成功，返回false
28. //设置最大阻塞时间，如果时间到了，队列还是满的，就不再阻塞了
29. //aq.offer("ddd",2, TimeUnit.SECONDS);
30. //真正阻塞的方法： put ,如果队列满，就永远阻塞
31. aq.put("ddd");
32. System.out.println(aq);
33. }
34.}【2】获取元素：
1.package com.msb.test05;
2.
3.import javax.sound.midi.Soundbank;
4.import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
5.import java.util.concurrent.TimeUnit;
6.
7./**
8. * @author : msb-zhaoss
9. */
10.public class Test02 {
11. //这是main方法，程序的入口
12. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
13. //创建一个队列，队列可以指定容量指定长度3：
14. ArrayBlockingQueue aq = new ArrayBlockingQueue(3);
15. aq.add("aaa");
16. aq.add("bbb");
17. aq.add("ccc");
18. //得到头元素但是不移除
19. System.out.println(aq.peek());
20. System.out.println(aq);
21. //得到头元素并且移除
22. System.out.println(aq.poll());
23. System.out.println(aq);
24. //得到头元素并且移除
25. System.out.println(aq.take());
26. System.out.println(aq);
27.
28. //清空元素：
29. aq.clear();
30. System.out.println(aq);
31.
32. System.out.println(aq.peek());//null
33. System.out.println(aq.poll());//null
34. //设置阻塞事件，如果队列为空，返回null，时间到了以后就不阻塞了
35. //System.out.println(aq.poll(2, TimeUnit.SECONDS));
36. //真正阻塞：队列为空，永远阻塞
37. System.out.println(aq.take());
38.
39.
40. }
41.}【3】源码：
1.public class ArrayBlockingQueue<E> {
2. //底层就是一个数组：
3. final Object[] items;
4. //取元素用到的索引，初始结果为0
5. int takeIndex;
6. //放元素用到的索引，初始结果为0
7. int putIndex;
8. //数组中元素的个数：
9. int count;
10.
11. //一把锁：这个锁肯定很多方法中用到了，所以定义为属性，初始化以后可以随时使用
12. final ReentrantLock lock;
13.
14. //锁伴随的一个等待吃：notEmpty
15. private final Condition notEmpty;
16.
17. //锁伴随的一个等待吃：notFull
18. private final Condition notFull;
19.
20. //构造器：
21. public ArrayBlockingQueue(int capacity) {//传入队列指定的容量
22. this(capacity, false);
23. }
24.
25. public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {//传入队列指定的容量
26. //健壮性考虑
27. if (capacity <= 0)
28. throw new IllegalArgumentException();
29. //初始化底层数组
30. this.items = new Object[capacity];
31. //初始化锁 和 等待队列
32. lock = new ReentrantLock(fair);
33. notEmpty = lock.newCondition();
34. notFull = lock.newCondition();
35. }
36.
37. //两个基本方法：一个是入队，一个是出队 ，是其他方法的基础：
38. //入队：
39. private void enqueue(E x) {
40. // assert lock.getHoldCount() == 1;
41. // assert items[putIndex] == null;
42. final Object[] items = this.items;//底层数组赋给items
43. //在对应的下标位置放入元素
44. items[putIndex] = x;
45. if (++putIndex == items.length) //++putIndex putIndex 索引 加1
46. putIndex = 0;
47. //每放入一个元素，count加1操作
48. count++;
49. notEmpty.signal();
50. }
51.
52.
53. //出队：
54. private E dequeue() {
55. // assert lock.getHoldCount() == 1;
56. // assert items[takeIndex] != null;
57. final Object[] items = this.items;//底层数组赋给items
58. @SuppressWarnings("unchecked")
59. E x = (E) items[takeIndex];//在对应的位置取出元素
60. items[takeIndex] = null;//对应位置元素取出后就置为null
61. if (++takeIndex == items.length)//++takeIndex 加1操作
62. takeIndex = 0;
63. count--;//每取出一个元素，count减1操作
64. if (itrs != null)
65. itrs.elementDequeued();
66. notFull.signal();
67. return x;//将取出的元素作为方法的返回值
68. }
69.
70.
71.
72.
73.}takeIndex和putIndex置为0的原因：
【4】其他的添加或者获取的方法都是依托与这个入队和出队的基础方法
【5】感受一下put和take的阻塞：
上面的while不可以换为if，因为如果notFull中的线程被激活的瞬间，有其他线程放入元素，那么队列就又满了
那么沿着await后面继续执行就不可以，所以一定要反复确定队列是否满的，才能放入元素
LinkedBlockingQueue
一个可选择的有边界的队列：意思就是队列的长度可以指定，也可以不指定
【1】添加元素：
1.package com.msb.test05;
2.
3.import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
4.import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
5.import java.util.concurrent.TimeUnit;
6.
7./**
8. * @author : msb-zhaoss
9. */
10.public class Test01 {
11. //这是main方法，程序的入口
12. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
13. //创建一个队列，队列可以指定容量指定长度3：
14. LinkedBlockingQueue aq = new LinkedBlockingQueue(3);
15. //添加元素：
16. //【1】添加null元素：不可以添加null元素，会报空指针异常：NullPointerException
17. //aq.add(null);
18. //aq.offer(null);
19. aq.put(null);
20. //【2】正常添加元素：
21. aq.add("aaa");
22. aq.offer("bbb");
23. aq.put("ccc");
24. System.out.println(aq);//[aaa, bbb, ccc]
25.
26. //【3】在队列满的情况下，再添加元素：
27. //aq.add("ddd");//在队列满的情况下，添加元素 出现异常：Queue full
28. //System.out.println(aq.offer("ddd"));//没有添加成功，返回false
29. //设置最大阻塞时间，如果时间到了，队列还是满的，就不再阻塞了
30. //aq.offer("ddd",2, TimeUnit.SECONDS);
31. //真正阻塞的方法： put ,如果队列满，就永远阻塞
32. aq.put("ddd");
33. System.out.println(aq);
34. }
35.}
36.【2】取出元素：
1.package com.msb.test05;
2.
3.import javax.sound.midi.Soundbank;
4.import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
5.import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
6.import java.util.concurrent.TimeUnit;
7.
8./**
9. * @author : msb-zhaoss
10. */
11.public class Test02 {
12. //这是main方法，程序的入口
13. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
14. //创建一个队列，队列可以指定容量指定长度3：
15. LinkedBlockingQueue aq = new LinkedBlockingQueue();
16. aq.add("aaa");
17. aq.add("bbb");
18. aq.add("ccc");
19. //得到头元素但是不移除
20. System.out.println(aq.peek());
21. System.out.println(aq);
22. //得到头元素并且移除
23. System.out.println(aq.poll());
24. System.out.println(aq);
25. //得到头元素并且移除
26. System.out.println(aq.take());
27. System.out.println(aq);
28.
29. //清空元素：
30. aq.clear();
31. System.out.println(aq);
32.
33. System.out.println(aq.peek());//null
34. System.out.println(aq.poll());//null
35. //设置阻塞事件，如果队列为空，返回null，时间到了以后就不阻塞了
36. //System.out.println(aq.poll(2, TimeUnit.SECONDS));
37. //真正阻塞：队列为空，永远阻塞
38. System.out.println(aq.take());
39.
40.
41. }
42.}
43.【3】特点：
ArrayBlockingQueue ： 不支持读写同时操作，底层基于数组的。
LinkedBlockingQueue：支持读写同时操作，并发情况下，效率高。底层基于链表。
【4】源码：
入队操作：
出队操作：
1.public class LinkedBlockingQueue<E>{
2. //内部类Node就是链表的节点的对象对应的类：
3. static class Node<E> {
4. E item;//封装你要装的那个元素
5.
6. Node<E> next;//下一个Node节点的地址
7.
8. Node(E x) { item = x; }//构造器
9. }
10. //链表的长度
11. private final int capacity;
12. //计数器：
13. private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();
14. //链表的头结点
15. transient Node<E> head;
16. //链表的尾结点
17. private transient Node<E> last;
18. //取元素用的锁
19. private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
20. //等待池
21. private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();
22. //放元素用的锁
23. private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
24. //等待池
25. private final Condition notFull = putLock.newCondition();
26.
27. public LinkedBlockingQueue() {
28. this(Integer.MAX_VALUE);//调用类本类的空构造器，传入正21亿
29. }
30.
31. public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
32. //健壮性考虑
33. if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
34. //给队列指定长度
35. this.capacity = capacity;
36. //last，head指向一个新的节点，新的节点中 元素为null
37. last = head = new Node<E>(null);
38. }
39.
40.
41. //入队：
42. private void enqueue(Node<E> node) {
43. last = last.next = node;
44. }
45.
46. //出队：
47. private E dequeue() {
48. Node<E> h = head;//h指向了head
49. Node<E> first = h.next;//first 指向head的next
50. h.next = h; // help GC h.next指向自己，更容易被GC发现 被GC
51. head = first;//head的指向指为first
52. E x = first.item;//取出链中第一个元素，给了x
53. first.item = null;
54. return x;//把x作为方法的返回值
55. }
56.}【5】put的阻塞：
阻塞的前提是 ?队列是固定长度的?
SynchronousQueue
这个特殊的队列设计的意义：
测试1：先添加元素：
1.public class Test01 {
2. //这是main方法，程序的入口
3. public static void main(String[] args) {
4. SynchronousQueue sq = new SynchronousQueue();
5. sq.add("aaa");
6. }
7.}直接报错：说队列满了，因为队列没有容量，理解为满也是正常的
测试2：put方法 ?阻塞：队列是空的，可以理解为队列满了，满的话放入元素 put 一定会阻塞：
1.public class Test01 {
2. //这是main方法，程序的入口
3. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
4. SynchronousQueue sq = new SynchronousQueue();
5. sq.put("aaa");
6. }
7.}
测试3：先取 ?再放：
1.package com.msb.test06;
2.
3.import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
4.
5./**
6. * @author : msb-zhaoss
7. */
8.public class Test02 {
9. //这是main方法，程序的入口
10. public static void main(String[] args) {
11. SynchronousQueue sq = new SynchronousQueue();
12.
13. //创建一个线程，取数据：
14. new Thread(new Runnable() {
15. @Override
16. public void run() {
17. while(true){
18. try {
19. System.out.println(sq.take());
20. } catch (InterruptedException e) {
21. e.printStackTrace();
22. }
23. }
24. }
25. }).start();
26.
27. //搞一个线程，往里面放数据：
28. new Thread(new Runnable() {
29. @Override
30. public void run() {
31. try {
32. sq.put("aaa");
33. sq.put("bbb");
34. sq.put("ccc");
35. sq.put("ddd");
36. } catch (InterruptedException e) {
37. e.printStackTrace();
38. }
39.
40. }
41. }).start();
42. }
43.}结果：
测试4：poll方法：?
1.package com.msb.test06;
2.
3.import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
4.import java.util.concurrent.TimeUnit;
5.
6./**
7. * @author : msb-zhaoss
8. */
9.public class Test02 {
10. //这是main方法，程序的入口
11. public static void main(String[] args) {
12. SynchronousQueue sq = new SynchronousQueue();
13.
14. //创建一个线程，取数据：
15. new Thread(new Runnable() {
16. @Override
17. public void run() {
18. while(true){
19. try {
20. //设置一个阻塞事件：超出事件就不阻塞了
21. Object result = sq.poll(5, TimeUnit.SECONDS);
22. System.out.println(result);
23. if(result == null){
24. break;
25. }
26. } catch (InterruptedException e) {
27. e.printStackTrace();
28. }
29. }
30. }
31. }).start();
32.
33. //搞一个线程，往里面放数据：
34. new Thread(new Runnable() {
35. @Override
36. public void run() {
37. try {
38. sq.put("aaa");
39. sq.put("bbb");
40. sq.put("ccc");
41. sq.put("ddd");
42. } catch (InterruptedException e) {
43. e.printStackTrace();
44. }
45.
46. }
47. }).start();
48. }
49.}
注意：取出元素 不能用peek，因为peek不会将元素从队列中拿走，只是查看的效果；
PriorityBlockingQueue
带有优先级的阻塞队列。
优先级队列，意味着队列有先后顺序的，数据有不同的权重。?
无界的队列，没有长度限制，但是在你不指定长度的时候，默认初始长度为11，也可以手动指定，
当然随着数据不断的加入，底层（底层是数组Object[]）会自动扩容，直到内存全部消耗殆尽了，导致 OutOfMemoryError内存溢出 程序才会结束。
不可以放入null元素的，不允许放入不可比较的对象（导致抛出ClassCastException），对象必须实现内部比较器或者外部比较器。?
测试1：添加null数据：
1.public class Test {
2. //这是main方法，程序的入口
3. public static void main(String[] args) {
4. PriorityBlockingQueue pq = new PriorityBlockingQueue();
5. pq.put(null);
6. }
7.}
测试2：添加四个数据：
1.package com.msb.test07;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Student implements Comparable<Student> {
7. String name;
8. int age;
9.
10. public Student() {
11. }
12.
13. public Student(String name, int age) {
14. this.name = name;
15. this.age = age;
16. }
17.
18. @Override
19. public String toString() {
20. return "Student{" +
21. "name='" + name + '\'' +
22. ", age=" + age +
23. '}';
24. }
25.
26. @Override
27. public int compareTo(Student o) {
28. return this.age - o.age;
29. }
30.}1.package com.msb.test07;
2.
3.import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;
4.
5./**
6. * @author : msb-zhaoss
7. */
8.public class Test02 {
9. //这是main方法，程序的入口
10. public static void main(String[] args) {
11. PriorityBlockingQueue<Student> pq = new PriorityBlockingQueue<>();
12. pq.put(new Student("nana",18));
13. pq.put(new Student("lulu",11));
14. pq.put(new Student("feifei",6));
15. pq.put(new Student("mingming",21));
16. System.out.println(pq);
17. }
18.}结果：
发现结果并没有按照优先级顺序排列
测试3：取出数据：
1.package com.msb.test07;
2.
3.import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;
4.
5./**
6. * @author : msb-zhaoss
7. */
8.public class Test02 {
9. //这是main方法，程序的入口
10. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
11. PriorityBlockingQueue<Student> pq = new PriorityBlockingQueue<>();
12. pq.put(new Student("nana",18));
13. pq.put(new Student("lulu",11));
14. pq.put(new Student("feifei",6));
15. pq.put(new Student("mingming",21));
16. System.out.println("------------------------------------------");
17. System.out.println(pq.take());
18. System.out.println(pq.take());
19. System.out.println(pq.take());
20. System.out.println(pq.take());
21. }
22.}
23.
从结果证明，这个优先级队列，并不是在put数据的时候计算谁在前谁在后
而是取数据的时候，才真正判断谁在前 谁在后
优先级 --》取数据的优先级
DelayQueue
一、DelayQueue是什么
DelayQueue是一个无界的BlockingQueue，用于放置实现了Delayed接口的对象，其中的对象只能在其到期时才能从队列中取走。
当生产者线程调用put之类的方法加入元素时，会触发Delayed接口中的compareTo方法进行排序，也就是说队列中元素的顺序是按到期时间排序的，而非它们进入队列的顺序。排在队列头部的元素是最早到期的，越往后到期时间赿晚。
消费者线程查看队列头部的元素，注意是查看不是取出。然后调用元素的getDelay方法，如果此方法返回的值小０或者等于０，则消费者线程会从队列中取出此元素，并进行处理。如果getDelay方法返回的值大于0，则消费者线程wait返回的时间值后，再从队列头部取出元素，此时元素应该已经到期。
注意：不能将null元素放置到这种队列中。
二、DelayQueue能做什么
1. 淘宝订单业务:下单之后如果三十分钟之内没有付款就自动取消订单。?
2. 饿了吗订餐通知:下单成功后60s之后给用户发送短信通知。
3. 关闭空闲连接。服务器中，有很多客户端的连接，空闲一段时间之后需要关闭之。
4. 缓存。缓存中的对象，超过了空闲时间，需要从缓存中移出。
5. 任务超时处理。在网络协议滑动窗口请求应答式交互时，处理超时未响应的请求等。??
案例：
1.package com.msb.test08;
2.
3.import java.util.concurrent.Delayed;
4.import java.util.concurrent.TimeUnit;
5.
6./**
7. * @author : msb-zhaoss
8. */
9.public class User implements Delayed {
10. private int id;//用户id
11. private String name;//用户名字
12. private long endTime;//结束时间
13.
14. public int getId() {
15. return id;
16. }
17.
18. public void setId(int id) {
19. this.id = id;
20. }
21.
22. public String getName() {
23. return name;
24. }
25.
26. public void setName(String name) {
27. this.name = name;
28. }
29.
30. public long getEndTime() {
31. return endTime;
32. }
33.
34. public void setEndTime(long endTime) {
35. this.endTime = endTime;
36. }
37.
38. public User(int id, String name, long endTime) {
39. this.id = id;
40. this.name = name;
41. this.endTime = endTime;
42. }
43.
44. //只包装用户名字就可以
45. @Override
46. public String toString() {
47. return "User{" +
48. "name='" + name + '\'' +
49. '}';
50. }
51.
52. @Override
53. public long getDelay(TimeUnit unit) {
54. //计算剩余时间 剩余时间小于0 <=0 证明已经到期
55. return this.getEndTime() - System.currentTimeMillis();
56. }
57.
58. @Override
59. public int compareTo(Delayed o) {
60. //队列中数据 到期时间的比较
61. User other = (User)o;
62. return ((Long)(this.getEndTime())).compareTo((Long)(other.getEndTime()));
63. }
64.}compareTo：看谁先被移除?
getDelay ：看剩余时间?
1.package com.msb.test08;
2.
3.import java.util.concurrent.DelayQueue;
4.
5./**
6. * @author : msb-zhaoss
7. */
8.public class TestDelayQueue {
9. //创建一个队列：
10. DelayQueue<User> dq = new DelayQueue<>();
11.
12. //登录游戏：
13. public void login(User user){
14. dq.add(user);
15. System.out.println("用户：[" + user.getId() +"],[" + user.getName() + "]已经登录，预计下机时间为：" + user.getEndTime() );
16. }
17.
18. //时间到，退出游戏，队列中移除：
19. public void logout(){
20. //打印队列中剩余的人：
21. System.out.println(dq);
22. try {
23. User user = dq.take();
24. System.out.println("用户：[" + user.getId() +"],[" + user.getName() + "]上机时间到，自动退出游戏");
25. } catch (InterruptedException e) {
26. e.printStackTrace();
27. }
28. }
29.
30. //获取在线人数：
31. public int onlineSize(){
32. return dq.size();
33. }
34.
35. //这是main方法，程序的入口
36. public static void main(String[] args) {
37. //创建测试类对象：
38. TestDelayQueue test = new TestDelayQueue();
39.
40. //添加登录的用户：
41. test.login(new User(1,"张三",System.currentTimeMillis()+5000));
42. test.login(new User(2,"李四",System.currentTimeMillis()+2000));
43. test.login(new User(3,"王五",System.currentTimeMillis()+10000));
44. //一直监控
45. while(true){
46. //到期的话，就自动下线：
47. test.logout();
48. //队列中元素都被移除了的话，那么停止监控，停止程序即可
49. if(test.onlineSize() == 0){
50. break;
51. }
52. }
53. }
54.}
双端队列Deque
1.package com.msb.test08;
2.
3.import java.util.Collection;
4.import java.util.Deque;
5.import java.util.Iterator;
6.import java.util.LinkedList;
7.
8./**
9. * @author : msb-zhaoss
10. */
11.public class Test03 {
12. //这是main方法，程序的入口
13. public static void main(String[] args) {
14. /*
15. 双端队列：
16. Deque<E> extends Queue
17. Queue一端放 一端取的基本方法 Deque是具备的
18. 在此基础上 又扩展了 一些 头尾操作（添加，删除，获取）的方法
19. */
20. Deque<String> d = new LinkedList<>() ;
21. d.offer("A");
22. d.offer("B");
23. d.offer("C");
24. System.out.println(d);//[A, B, C]
25.
26. d.offerFirst("D");
27. d.offerLast("E");
28. System.out.println(d);//[D, A, B, C, E]
29.
30. System.out.println(d.poll());
31. System.out.println(d);//[A, B, C, E]
32.
33. System.out.println(d.pollFirst());
34. System.out.println(d.pollLast());
35. System.out.println(d);
36. }
37.}
文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_45503872/article/details/134988497
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