DelayQueue详解

DelayQueue介绍

　　【1】DelayQueue 是一个支持延时获取元素的阻塞队列， 内部采用优先队列 PriorityQueue 存储元素，同时元素必须实现 Delayed 接口；在创建元素时可以指定多久才可以从队列中获取当前元素，只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。延迟队列的特点是：不是先进先出，而是会按照延迟时间的长短来排序，下一个即将执行的任务会排到队列的最前面。注意：不能将null元素放置到这种队列中。

DelayQueue使用

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

DelayQueue的源码分析

　　【1】继承关系分析

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

//放入的元素必须实现 Delayed 接口，而 Delayed 接口又继承了 Comparable 接口，所以自然就拥有了比较和排序的能力
public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
    //getDelay 方法返回的是“还剩下多长的延迟时间才会被执行”，
    //如果返回 0 或者负数则代表任务已过期。
    //元素会根据延迟时间的长短被放到队列的不同位置，越靠近队列头代表越早过期。
    long getDelay(TimeUnit unit);
}

public interface Comparable<T> {
    //比较返回结果（一般采用0或1）
    public int compareTo(T o);
}

　　【2】属性值

//用于保证队列操作的线程安全
private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 优先级队列,存储元素，用于保证延迟低的优先执行，其中比较的值是时间
private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();
// 用于标记当前是否有线程在排队（仅用于取元素时） leader 指向的是第一个从队列获取元素阻塞的线程
private Thread leader = null;
// 条件，用于表示现在是否有可取的元素   当新元素到达，或新线程可能需要成为leader时被通知
private final Condition available = lock.newCondition();

　　【3】构造函数

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）入队put方法

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

public boolean offer(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        // 入队
        q.offer(e);
        if (q.peek() == e) {
            // 若入队的元素位于队列头部，说明当前元素延迟最小，将 leader 置空
            //为什么要置空，要结合take方法，leader有值说明它之前获得了头节点，但是头节点时间还没到期（故需要休眠一定的时间【距离头节点到期的时间】）
            //此时头结点更新了，所以之前持有头节点的线程作废了，不应该阻止其他线程继续抢占，应该大家一起抢，从新定义头节点的归属
            leader = null;
            // available条件队列转同步队列,准备唤醒阻塞在available上的线程
            available.signal();
        }
        return true;
    } finally {
        lock.unlock(); // 解锁，真正唤醒阻塞的线程
    }
}

　　　　2）出队take方法

public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        for (;;) {
            E first = q.peek();// 取出堆顶元素( 最早过期的元素，但是不弹出对象)   
            if (first == null)// 如果堆顶元素为空，说明队列中还没有元素，直接阻塞等待
                available.await();//当前线程无限期等待，直到被唤醒，并且释放锁。
            else {
                long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);// 堆顶元素的到期时间             
                if (delay <= 0)// 如果小于0说明已到期，直接调用poll()方法弹出堆顶元素
                    return q.poll();
                
                // 如果delay大于0 ，则下面要阻塞了
                // 将first置为空方便gc
                first = null; 
                // 如果有线程争抢的Leader线程，则进行无限期等待。
                if (leader != null)
                    available.await();
                else {
                    // 如果leader为null，把当前线程赋值给它
                    Thread thisThread = Thread.currentThread();
                    leader = thisThread;
                    try {
                        // 等待剩余等待时间
                        available.awaitNanos(delay);
                    } finally {
                        // 如果leader还是当前线程就把它置为空，让其它线程有机会获取元素
                        if (leader == thisThread)
                            leader = null;
                    }
                }
            }
        }
    } finally {
        // 成功出队后，如果leader为空且堆顶还有元素，就唤醒下一个等待的线程
        if (leader == null && q.peek() != null)
            // available条件队列转同步队列,准备唤醒阻塞在available上的线程
            available.signal();
        // 解锁，真正唤醒阻塞的线程
        lock.unlock();
    }
}

DelayQueue总结

　　【1】一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列

　　【2】数据结构：PriorityQueue（与PriorityBlockingQueue类似，不过没有阻塞功能）

　　【3】阻塞对象：Condition available

　　【4】锁：ReentrantLock

　　【5】入队：不阻塞，无界队列，与优先级队列入队相同，available

　　【6】出队：1.为空时阻塞 ，2.检查堆顶元素过期时间【小于等于0则出队，大于0，说明没过期，则阻塞（判断leader线程是否为空【为了保证优先级】，不为空（已有线程阻塞），直接阻塞。为空，则将当前线程置为leader，并按照过期时间进行阻塞）】

　　【7】应用场景（只能说适用，但一般不会用这个）：

　　　　1.商城订单超时关闭：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.异步短信通知功能：饿了么订餐通知: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。

　　　　4.缓存过期清除。缓存中的对象，超过了存活时间，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。

来源：https://www.cnblogs.com/chafry/p/16783225.html
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