DelayQueue詳解-有解無憂

DelayQueue介紹

　　【1】DelayQueue 是一個支持延時獲取元素的阻塞佇列，內部采用優先佇列 PriorityQueue 存盤元素，同時元素必須實作 Delayed 介面；在創建元素時可以指定多久才可以從佇列中獲取當前元素，只有在延遲期滿時才能從佇列中提取元素，延遲佇列的特點是：不是先進先出，而是會按照延遲時間的長短來排序，下一個即將執行的任務會排到佇列的最前面，注意：不能將null元素放置到這種佇列中，

DelayQueue使用

DelayQueue<Delayed> delayeds = new DelayQueue<>();

DelayQueue的原始碼分析

　　【1】繼承關系分析

class DelayQueue<E extends Delayed> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E>

//放入的元素必須實作 Delayed 介面，而 Delayed 介面又繼承了 Comparable 介面，所以自然就擁有了比較和排序的能力
public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
    //getDelay 方法回傳的是“還剩下多長的延遲時間才會被執行”，
    //如果回傳 0 或者負數則代表任務已過期，
    //元素會根據延遲時間的長短被放到佇列的不同位置，越靠近佇列頭代表越早過期，
    long getDelay(TimeUnit unit);
}

public interface Comparable<T> {
    //比較回傳結果（一般采用0或1）
    public int compareTo(T o);
}

　　【2】屬性值

//用于保證佇列操作的執行緒安全
private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 優先級佇列,存盤元素，用于保證延遲低的優先執行，其中比較的值是時間
private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();
// 用于標記當前是否有執行緒在排隊（僅用于取元素時） leader 指向的是第一個從佇列獲取元素阻塞的執行緒
private Thread leader = null;
// 條件，用于表示現在是否有可取的元素   當新元素到達，或新執行緒可能需要成為leader時被通知
private final Condition available = lock.newCondition();

　　【3】建構式

public DelayQueue() {}

public DelayQueue(Collection<? extends E> c) {
    this.addAll(c);
}

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    if (c == null)
        throw new NullPointerException();
    if (c == this)
        throw new IllegalArgumentException();
    boolean modified = false;
    for (E e : c)
        if (add(e))
            modified = true;
    return modified;
}

public boolean add(E e) {
    return offer(e);
}

　　【4】核心方法分析

　　　　1）入隊put方法

public void put(E e) {
    offer(e);
}

public boolean offer(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        // 入隊
        q.offer(e);
        if (q.peek() == e) {
            // 若入隊的元素位于佇列頭部，說明當前元素延遲最小，將 leader 置空
            //為什么要置空，要結合take方法，leader有值說明它之前獲得了頭節點，但是頭節點時間還沒到期（故需要休眠一定的時間【距離頭節點到期的時間】）
            //此時頭結點更新了，所以之前持有頭節點的執行緒作廢了，不應該阻止其他執行緒繼續搶占，應該大家一起搶，從新定義頭節點的歸屬
            leader = null;
            // available條件佇列轉同步佇列,準備喚醒阻塞在available上的執行緒
            available.signal();
        }
        return true;
    } finally {
        lock.unlock(); // 解鎖，真正喚醒阻塞的執行緒
    }
}

　　　　2）出隊take方法

public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        for (;;) {
            E first = q.peek();// 取出堆頂元素( 最早過期的元素，但是不彈出物件)   
            if (first == null)// 如果堆頂元素為空，說明佇列中還沒有元素，直接阻塞等待
                available.await();//當前執行緒無限期等待，直到被喚醒，并且釋放鎖，
            else {
                long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);// 堆頂元素的到期時間             
                if (delay <= 0)// 如果小于0說明已到期，直接呼叫poll()方法彈出堆頂元素
                    return q.poll();
                
                // 如果delay大于0 ，則下面要阻塞了
                // 將first置為空方便gc
                first = null; 
                // 如果有執行緒爭搶的Leader執行緒，則進行無限期等待，
                if (leader != null)
                    available.await();
                else {
                    // 如果leader為null，把當前執行緒賦值給它
                    Thread thisThread = Thread.currentThread();
                    leader = thisThread;
                    try {
                        // 等待剩余等待時間
                        available.awaitNanos(delay);
                    } finally {
                        // 如果leader還是當前執行緒就把它置為空，讓其它執行緒有機會獲取元素
                        if (leader == thisThread)
                            leader = null;
                    }
                }
            }
        }
    } finally {
        // 成功出隊后，如果leader為空且堆頂還有元素，就喚醒下一個等待的執行緒
        if (leader == null && q.peek() != null)
            // available條件佇列轉同步佇列,準備喚醒阻塞在available上的執行緒
            available.signal();
        // 解鎖，真正喚醒阻塞的執行緒
        lock.unlock();
    }
}

DelayQueue總結

　　【1】一個使用優先級佇列實作的無界阻塞佇列

　　【2】資料結構：PriorityQueue（與PriorityBlockingQueue類似，不過沒有阻塞功能）

　　【3】阻塞物件：Condition available

　　【4】鎖：ReentrantLock

　　【5】入隊：不阻塞，無界佇列，與優先級佇列入隊相同，available

　　【6】出隊：1.為空時阻塞，2.檢查堆頂元素過期時間【小于等于0則出隊，大于0，說明沒過期，則阻塞（判斷leader執行緒是否為空【為了保證優先級】，不為空（已有執行緒阻塞），直接阻塞，為空，則將當前執行緒置為leader，并按照過期時間進行阻塞）】

　　【7】應用場景（只能說適用，但一般不會用這個）：

　　　　1.商城訂單超時關閉：淘寶訂單業務:下單之后如果三十分鐘之內沒有付款就自動取消訂單

　　　　2.異步短信通知功能：餓了么訂餐通知:下單成功后60s之后給用戶發送短信通知，

　　　　3.關閉空閑連接，服務器中，有很多客戶端的連接，空閑一段時間之后需要關閉，

　　　　4.快取過期清除，快取中的物件，超過了存活時間，需要從快取中移出，

　　　　5.任務超時處理，在網路協議滑動視窗請求應答式互動時，處理超時未回應的請求等，

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