Java 7中的TransferQueue

原文链接译文链接,作者:Alex Miller,译者:Greenster,校对:梁海舰

Java7中加入了JSR 166y规范对集合类和并发类库的改进。其中的一项是增加了接口TransferQueue和其实现类LinkedTransferQueue

TransferQueue继承了BlockingQueueBlockingQueue又继承了Queue)并扩展了一些新方法。BlockingQueue(和Queue)是Java 5中加入的接口,它是指这样的一个队列:当生产者向队列添加元素但队列已满时,生产者会被阻塞;当消费者从队列移除元素但队列为空时,消费者会被阻塞。

TransferQueue则更进一步,生产者会一直阻塞直到所添加到队列的元素被某一个消费者所消费(不仅仅是添加到队列里就完事)。新添加的transfer方法用来实现这种约束。顾名思义,阻塞就是发生在元素从一个线程transfer到另一个线程的过程中,它有效地实现了元素在线程之间的传递(以建立Java内存模型中的happens-before关系的方式)。

TransferQueue还包括了其他的一些方法:两个tryTransfer方法,一个是非阻塞的,另一个带有timeout参数设置超时时间的。还有两个辅助方法hasWaitingConsumer()和getWaitingConsumerCount()。

当我第一次看到TransferQueue时,首先想到了已有的实现类SynchronousQueue。SynchronousQueue的队列长度为0,最初我认为这好像没多大用处,但后来我发现它是整个Java Collection Framework中最有用的队列实现类之一,特别是对于两个线程之间传递元素这种用例。

TransferQueue相比SynchronousQueue用处更广、更好用,因为你可以决定是使用BlockingQueue的方法(译者注:例如put方法)还是确保一次传递完成(译者注:即transfer方法)。在队列中已有元素的情况下,调用transfer方法,可以确保队列中被传递元素之前的所有元素都能被处理。Doug Lea说从功能角度来讲,LinkedTransferQueue实际上是ConcurrentLinkedQueue、SynchronousQueue(公平模式)和LinkedBlockingQueue的超集。而且LinkedTransferQueue更好用,因为它不仅仅综合了这几个类的功能,同时也提供了更高效的实现。

Joe Bowbeer提供了一篇William Scherer, Doug Lea, and Michael Scott的论文,在这篇论文中展示了LinkedTransferQueue的算法,性能测试的结果表明它优于Java 5的那些类(译者注:ConcurrentLinkedQueue、SynchronousQueue和LinkedBlockingQueue)。LinkedTransferQueue的性能分别是SynchronousQueue的3倍(非公平模式)和14倍(公平模式)。因为像ThreadPoolExecutor这样的类在任务传递时都是使用SynchronousQueue,所以使用LinkedTransferQueue来代替SynchronousQueue也会使得ThreadPoolExecutor得到相应的性能提升。考虑到executor在并发编程中的重要性,你就会理解添加这个实现类的重要性了。

Java 5中的SynchronousQueue使用两个队列(一个用于正在等待的生产者、另一个用于正在等待的消费者)和一个用来保护两个队列的锁。而LinkedTransferQueue使用CAS操作(译者注:参考wiki)实现一个非阻塞的方法,这是避免序列化处理任务的关键。这篇论文还罗列了很多的细节和数据,如果你感兴趣,非常值得一读。

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Greenster

Programmer@唯品会。关注Java语言、并发编程、Spring框架等。

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  • 评论 (3)
  1. 因为像ThreadPoolExecutor这样的类在任务传递时都是使用SynchronousQueue 这句话反映的有点问题哈

      • Greenster
      • 2014/03/05 10:37上午

      谢谢评论!
      个人理解,原文里这句话的意思是在Java1.7之前创建ThreadPoolExecutor的Work Queue通常使用的是SynchronousQueue,Java1.7后使用TransferQueue作为Work Queue可以使创建的ThreadPoolExecutor性能也得到相应的提升。

  2. 翻译的

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