多线程（60）SynchronousQueue和它的用途

骑猪看日落 2024-04-29 03:10 48阅读 0赞

`ynchronousQueue`是一个没有存储空间的阻塞队列，它是java.util.concurrent包中的一部分。每一个`put`操作必须等待一个`take`操作，反之亦然。`SynchronousQueue`内部并不维护任何元素的存储，可以认为它是一种线程之间一对一传递消息的机制。

#### 核心特性 ####

*  **不存储元素**：`SynchronousQueue`不是用来存储元素的，每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作。
 *  **公平性选择**：构造`SynchronousQueue`时可以选择公平策略，如果设置为公平模式，队列会按照线程等待的顺序来处理线程的插入和移除请求。

#### 用途 ####

`SynchronousQueue`通常用于传递性场景和线程池的工作队列。例如，在`ThreadPoolExecutor`中，如果创建了一个基于`SynchronousQueue`的线程池，提交任务时若有空闲线程则立即执行，若没有空闲线程则尝试创建新线程执行，如果线程数已达最大，则执行拒绝策略。

#### 源码解析（简化） ####

`SynchronousQueue`的实现涉及到复杂的并发控制。以下是它的简化源码逻辑：

java

复制代码

`public class SynchronousQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable { // 省略了锁和条件变量的实现细节 public void put(E e) throws InterruptedException { if (e == null) throw new NullPointerException(); // 将元素提供给正在等待的消费者 if (!transferer.transfer(e, true, 0L)) { // 如果没有正在等待的消费者，则阻塞生产者线程直到元素被消费 // 中断策略等逻辑在实际源码中有详细的实现，这里简化 // transferer.transfer 实现了元素的传递逻辑 } } public E take() throws InterruptedException { E e = transferer.transfer(null, false, 0L); if (e != null) return e; // 如果没有可用的元素，则阻塞消费者线程直到生产者线程插入元素 // 中断策略等逻辑在实际源码中有详细的实现，这里简化 } // 其他方法... }`

#### 代码演示 ####

这是一个`SynchronousQueue`的简单使用示例：

java

复制代码

`import java.util.concurrent.SynchronousQueue; public class SynchronousQueueDemo { public static void main(String[] args) { SynchronousQueue<String> queue = new SynchronousQueue<>(); // 消费者线程 Thread consumer = new Thread(() -> { try { String event = queue.take(); System.out.println("消费了一个事件: " + event); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); // 生产者线程 Thread producer = new Thread(() -> { try { String event = "四月之声"; queue.put(event); System.out.println("生产了一个事件: " + event); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); consumer.start(); producer.start(); } }`

#### 注意事项 ####

*  **阻塞行为**：`SynchronousQueue`的操作几乎在所有情况下都可能阻塞，因为它不存储元素。
 *  **中断**：等待的线程可以响应中断，当线程在`put`或`take`时阻塞，如果线程被中断，将抛出`InterruptedException`。
 *  **元素空间**：因为队列内部没有存储空间，所以`peek`、`contains`、`clear`、`isEmpty`等方法不是很有意义，这些方法的实现总是返回特定的值（例如`isEmpty`总是返回`true`）。

`SynchronousQueue`是一个非常低层次的同步机制，它为高并发场景提供了一种线程间单个元素的交换方式。在设计高并发系统时，`SynchronousQueue`可以作为构建更高级同步结构的基础组件。