Java中的DelayQueue源碼解析
介紹
一個實(shí)現(xiàn)PriorityBlockingQueue實(shí)現(xiàn)延遲獲取的無界隊列，在創(chuàng)建元素時，可以指定多久才能從隊列中獲取當(dāng)前元素。只有延時期滿后才能從隊列中獲取元素。
DelayQueue可以運(yùn)用在以下應(yīng)用場景：
1.緩存系統(tǒng)的設(shè)計：可以用DelayQueue保存緩存元素的有效期，使用一個線程循環(huán)查詢DelayQueue，一旦能從DelayQueue中獲取元素時，表示緩存有效期到了。
2.定時任務(wù)調(diào)度。使用DelayQueue保存當(dāng)天將會執(zhí)行的任務(wù)和執(zhí)行時間，一旦從DelayQueue中獲取到任務(wù)就開始執(zhí)行，從比如TimerQueue就是使用DelayQueue實(shí)現(xiàn)的。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
/**
* 返回與此對象相關(guān)的剩余延遲時間，以給定的時間單位表示
*/
long getDelay(TimeUnit unit);
}getDelay方法一般用內(nèi)部存儲的事件，減去當(dāng)前事件，即為剩余延遲事件
屬性
private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();
/**
*用于優(yōu)化內(nèi)部阻塞通知的線程
*/
private Thread leader = null;
private final Condition available = lock.newCondition();以支持優(yōu)先級的PriorityQueue無界隊列作為一個容器，因?yàn)樵囟急仨殞?shí)現(xiàn)Delayed接口，可以根據(jù)元素的過期時間來對元素進(jìn)行排列，因此，先過期的元素會在隊首，每次從隊列里取出來都是最先要過期的元素。
leader是一個Thread元素，它在offer和take中都有使用，它代表當(dāng)前獲取到鎖的消費(fèi)者線程，
DelayQueue實(shí)現(xiàn)Leader-Folloer pattern
1、當(dāng)存在多個take線程時，同時只生效一個，即，leader線程
2、當(dāng)leader存在時，其它的take線程均為follower，其等待是通過condition實(shí)現(xiàn)的
3、當(dāng)leader不存在時，當(dāng)前線程即成為leader，在delay之后，將leader角色釋放還原
4、最后如果隊列還有內(nèi)容，且leader空缺，則調(diào)用一次condition的signal，喚醒掛起的take線程，其中之一將成為新的leader
5、最后在finally中釋放鎖
方法實(shí)現(xiàn)
offer，poll，peek
public boolean offer(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
q.offer(e);
//如果插入元素是第一個元素
if (q.peek() == e) {
//leader設(shè)置為null
leader = null;
//喚醒
available.signal();
}
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) {
return offer(e);
}
public E poll() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
E first = q.peek();
//如果未到期，則返回null，否則刪除
if (first == null || first.getDelay(NANOSECONDS) > 0)
return null;
else
return q.poll();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
for (;;) {
E first = q.peek();
if (first == null) {
if (nanos <= 0)
return null;
else
nanos = available.awaitNanos(nanos);
} else {
long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);
//到期，則poll
if (delay <= 0)
return q.poll();
if (nanos <= 0)
return null;
first = null; // don't retain ref while waiting
if (nanos < delay || leader != null)//nanos<delay，表示超時剩余時間小于到期時間，
nanos = available.awaitNanos(nanos);
else {
Thread thisThread = Thread.currentThread();
//設(shè)置當(dāng)前線程為leader
leader = thisThread;
try {
//等待條件
long timeLeft = available.awaitNanos(delay);
//剩余超時時間
nanos -= delay - timeLeft;
} finally {
if (leader == thisThread)
leader = null;
}
}
}
}
} finally {
if (leader == null && q.peek() != null)
available.signal();
lock.unlock();
}
}
public E peek() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
return q.peek();
} finally {
lock.unlock();
}
}put，take
/**
* Retrieves and removes the head of this queue, waiting if necessary
* until an element with an expired delay is available on this queue.
*
* @return the head of this queue
* @throws InterruptedException {@inheritDoc}
*/
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 獲取可中斷鎖。
lock.lockInterruptibly();
try {
for (;;) {
// 從優(yōu)先級隊列中獲取隊列頭元素
E first = q.peek();
if (first == null)
// 無元素，當(dāng)前線程加入等待隊列，并阻塞
available.await();
else {
// 通過getDelay 方法獲取延遲時間
long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);
if (delay <= 0)
// 延遲時間到期，獲取并刪除頭部元素。
return q.poll();
first = null; // don't retain ref while waiting
if (leader != null)
available.await();
else {
Thread thisThread = Thread.currentThread();
leader = thisThread;
try {
// 線程節(jié)點(diǎn)進(jìn)入等待隊列 x 納秒。
available.awaitNanos(delay);
} finally {
if (leader == thisThread)
leader = null;
}
}
}
}
} finally {
// leader == null且還存在元素的話，喚醒一個消費(fèi)線程。
if (leader == null && q.peek() != null)
available.signal();
lock.unlock();
}
}
public void put(E e) {
offer(e);
}take()方法邏輯：
1.獲取鎖
2.取出優(yōu)先級隊列q的首元素
3.如果元素q的隊首/隊列為空,阻塞
4.如果元素q的隊首(first)不為空,獲得這個元素的delay時間值，如果first的延遲delay時間值為0的話,說明該元素已經(jīng)到了可以使用的時間,調(diào)用poll方法彈出該元素,跳出方法
5.如果first的延遲delay時間值不為0的話,釋放元素first的引用,避免內(nèi)存泄露
6.循環(huán)以上操作，直到return
leader作用
如果leader不為null,說明已經(jīng)有消費(fèi)者線程拿到鎖，直接阻塞當(dāng)前線程，如果leader為null，把當(dāng)前線程賦值給leader，并等待剩余的到期時間，最后釋放leader，這里我們想象著我們有個多個消費(fèi)者線程用take方法去取,如果沒有l(wèi)eader！=null的判斷，這些線程都會無限循環(huán)，直到返回第一個元素，很顯然很浪費(fèi)資源。所以leader的作用是設(shè)置一個標(biāo)記，來避免消費(fèi)者的無腦競爭。
到此這篇關(guān)于Java中的DelayQueue源碼解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)DelayQueue源碼解析內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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