DelayQueue是阻塞隊列嗎？ DelayQueue的實現方式？ DelayQueue主要用於什麼場景？ ...
問題
（1）DelayQueue是阻塞隊列嗎？
（2）DelayQueue的實現方式？
（3）DelayQueue主要用於什麼場景？
簡介
DelayQueue是java併發包下的延時阻塞隊列，常用於實現定時任務。
繼承體系
從繼承體系可以看到，DelayQueue實現了BlockingQueue，所以它是一個阻塞隊列。
另外，DelayQueue還組合了一個叫做Delayed的介面，DelayQueue中存儲的所有元素必須實現Delayed介面。
那麼，Delayed是什麼呢？
public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
long getDelay(TimeUnit unit);
}Delayed是一個繼承自Comparable的介面，並且定義了一個getDelay()方法，用於表示還有多少時間到期，到期了應返回小於等於0的數值。
源碼分析
主要屬性
// 用於控制併發的鎖
private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 優先順序隊列
private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();
// 用於標記當前是否有線程在排隊（僅用於取元素時）
private Thread leader = null;
// 條件，用於表示現在是否有可取的元素
private final Condition available = lock.newCondition();從屬性我們可以知道，延時隊列主要使用優先順序隊列來實現，並輔以重入鎖和條件來控制併發安全。
因為優先順序隊列是無界的，所以這裡只需要一個條件就可以了。
還記得優先順序隊列嗎？點擊鏈接直達【死磕 java集合之PriorityQueue源碼分析】
主要構造方法
public DelayQueue() {}
public DelayQueue(Collection<? extends E> c) {
this.addAll(c);
}構造方法比較簡單，一個預設構造方法，一個初始化添加集合c中所有元素的構造方法。
入隊
因為DelayQueue是阻塞隊列，且優先順序隊列是無界的，所以入隊不會阻塞不會超時，因此它的四個入隊方法是一樣的。
public boolean add(E e) {
return offer(e);
}
public void put(E e) {
offer(e);
}
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) {
return offer(e);
}
public boolean offer(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
q.offer(e);
if (q.peek() == e) {
leader = null;
available.signal();
}
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}入隊方法比較簡單：
（1）加鎖；
（2）添加元素到優先順序隊列中；
（3）如果添加的元素是堆頂元素，就把leader置為空，並喚醒等待在條件available上的線程；
（4）解鎖；
出隊
因為DelayQueue是阻塞隊列，所以它的出隊有四個不同的方法，有拋出異常的，有阻塞的，有不阻塞的，有超時的。
我們這裡主要分析兩個，poll()和take()方法。
public E poll() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
E first = q.peek();
if (first == null || first.getDelay(NANOSECONDS) > 0)
return null;
else
return q.poll();
} finally {
lock.unlock();
}
}poll()方法比較簡單：
（1）加鎖；
（2）檢查第一個元素，如果為空或者還沒到期，就返回null；
（3）如果第一個元素到期了就調用優先順序隊列的poll()彈出第一個元素；
（4）解鎖。
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
for (;;) {
// 堆頂元素
E first = q.peek();
// 如果堆頂元素為空，說明隊列中還沒有元素，直接阻塞等待
if (first == null)
available.await();
else {
// 堆頂元素的到期時間
long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);
// 如果小於0說明已到期，直接調用poll()方法彈出堆頂元素
if (delay <= 0)
return q.poll();
// 如果delay大於0 ，則下麵要阻塞了
// 將first置為空方便gc，因為有可能其它元素彈出了這個元素
// 這裡還持有著引用不會被清理
first = null; // don't retain ref while waiting
// 如果前面有其它線程在等待，直接進入等待
if (leader != null)
available.await();
else {
// 如果leader為null，把當前線程賦值給它
Thread thisThread = Thread.currentThread();
leader = thisThread;
try {
// 等待delay時間後自動醒過來
// 醒過來後把leader置空並重新進入迴圈判斷堆頂元素是否到期
// 這裡即使醒過來後也不一定能獲取到元素
// 因為有可能其它線程先一步獲取了鎖並彈出了堆頂元素
// 條件鎖的喚醒分成兩步，先從Condition的隊列里出隊
// 再入隊到AQS的隊列中，當其它線程調用LockSupport.unpark(t)的時候才會真正喚醒
// 關於AQS我們後面會講的^^
available.awaitNanos(delay);
} finally {
// 如果leader還是當前線程就把它置為空，讓其它線程有機會獲取元素
if (leader == thisThread)
leader = null;
}
}
}
}
} finally {
// 成功出隊後，如果leader為空且堆頂還有元素，就喚醒下一個等待的線程
if (leader == null && q.peek() != null)
// signal()只是把等待的線程放到AQS的隊列裡面，並不是真正的喚醒
available.signal();
// 解鎖，這才是真正的喚醒
lock.unlock();
}
}take()方法稍微要複雜一些：
（1）加鎖；
（2）判斷堆頂元素是否為空，為空的話直接阻塞等待；
（3）判斷堆頂元素是否到期，到期了直接調用優先順序隊列的poll()彈出元素；
（4）沒到期，再判斷前面是否有其它線程在等待，有則直接等待；
（5）前面沒有其它線程在等待，則把自己當作第一個線程等待delay時間後喚醒，再嘗試獲取元素；
（6）獲取到元素之後再喚醒下一個等待的線程；
（7）解鎖；
使用方法
說了那麼多，是不是還是不知道怎麼用呢？那怎麼能行，請看下麵的案例：
public class DelayQueueTest {
public static void main(String[] args) {
DelayQueue<Message> queue = new DelayQueue<>();
long now = System.currentTimeMillis();
// 啟動一個線程從隊列中取元素
new Thread(()->{
while (true) {
try {
// 將依次列印1000，2000，5000，7000，8000
System.out.println(queue.take().deadline - now);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
// 添加5個元素到隊列中
queue.add(new Message(now + 5000));
queue.add(new Message(now + 8000));
queue.add(new Message(now + 2000));
queue.add(new Message(now + 1000));
queue.add(new Message(now + 7000));
}
}
class Message implements Delayed {
long deadline;
public Message(long deadline) {
this.deadline = deadline;
}
@Override
public long getDelay(TimeUnit unit) {
return deadline - System.currentTimeMillis();
}
@Override
public int compareTo(Delayed o) {
return (int) (getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) - o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS));
}
@Override
public String toString() {
return String.valueOf(deadline);
}
}是不是很簡單，越早到期的元素越先出隊。
總結
（1）DelayQueue是阻塞隊列；
（2）DelayQueue內部存儲結構使用優先順序隊列；
（3）DelayQueue使用重入鎖和條件來控制併發安全；
（4）DelayQueue常用於定時任務；
彩蛋
java中的線程池實現定時任務是直接用的DelayQueue嗎？
當然不是，ScheduledThreadPoolExecutor中使用的是它自己定義的內部類DelayedWorkQueue，其實裡面的實現邏輯基本都是一樣的，只不過DelayedWorkQueue裡面沒有使用現成的PriorityQueue，而是使用數組又實現了一遍優先順序隊列，本質上沒有什麼區別。
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