JUC下的阻塞队列-DelayQueue

    DelayQueue是一个无界阻塞队列,可以用做延时处理,延时处理就是可以为队列中元素设定一个过期时间,队列中的元素按照自定义的delay时间进行排序,其中的元素只有在时间到期时才能从被提取。
    队列中的头节点是最接近过期的元素。
    该队列中的元素必须实现Delayed接口,该接口强制实现下列两个方法。

compareTo(Delayed o) :Delayed接口继承了Comparable接口,因此有了这个方法
getDelay(TimeUnit unit):这个方法返回到激活日期的剩余时间,时间单位由单位参数指定。Delayed接口的方法

    该队列实现了Leader-Follower模式,减少不必要的线程等待.关于Leader-Follower可以去看这篇文章:https://www.cnblogs.com/yeyang/p/12580600.html

1.当存在多个take线程时,同时只生效一个(队列中有多个已经过期的元素除外,因为take源码中,如果元素过期了,是直接删除并返回元素的),即leader线程
2.当leader存在时,其它的take线程均为follower,其等待是通过condition实现的
3.当leader不存在时,当前线程即成为leader,在delay之后,将leader角色释放还原
4.最后如果队列还有内容,且leader空缺,则调用一次condition的signal,唤醒挂起的take线程,其中之一将成为新的leader

DelayQueue主体结构:
public class DelayQueue<E extends Delayed> extends AbstractQueue<E>
   implements BlockingQueue<E> {

   private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
   // 主体队列,用作元素的delay时间排序
   private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();

   // leader线程
   private Thread leader = null;

    // 条件等待队列
   private final Condition available = lock.newCondition();
}

DelayQueue构造函数
public DelayQueue() {}

 public DelayQueue(Collection<? extends E> c) {
        this.addAll(c);
}
入队API:
public boolean add(E e) {
      return offer(e);
  }

public boolean offer(E e) {
      final ReentrantLock lock = this.lock;
      lock.lock();
      try {
          // 新元素入队
          q.offer(e);
          // 如果入队之后,队头元素就是刚入队的元素。
          // 说明入队之前队列是空的,现在有元素了,唤醒take线程
          if (q.peek() == e) {
              leader = null;
              available.signal();
          }
          return true;
      } finally {
          lock.unlock();
      }
  }

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

出队API:
poll 删除并且返回队列的头部
  public E poll() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            // 获取队头元素
            E first = q.peek();
            // 队头是空的,或者队头的过期时间没有到,则返回null。否则出队并删除
            if (first == null || first.getDelay(NANOSECONDS) > 0)
                return null;
            else
                return q.poll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
take 返回并删除此队列的头,如有必要,等待直到延迟过期的元素在此队列上可用。
 public E take() throws InterruptedException {
        // 同时只允许一个线程访问
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            for (;;) {
                E first = q.peek();
                // 队头是空的,take线程条件等待
                if (first == null)
                    available.await();
                else {
                     // 若头节点的过期时间到了,直接删除并返回头节点
                    long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);
                    if (delay <= 0)
                        return q.poll();
                    first = null;  // don't retain ref while waiting 疑问点
                    // 头节点过期时间没到,且leader线程不是空的,当前take线程等待,让leader执行
                    if (leader != null)
                        available.await();
                    else {
                   // 头节点过期时间没到,且leader线程是空的,让当前线程成为leader线程
                    // 并且等待delay时间,delay到了,元素就可以被取了
                        Thread thisThread = Thread.currentThread();
                        leader = thisThread;
                        try {
                            available.awaitNanos(delay);
                        } finally {
                            // delay过去了,如果leader还是当前线程,那么把leader置空,留给下一任leader
                            if (leader == thisThread)
                                leader = null;
                        }
                    }
                }
            }
        } finally {
            // 最后如果没有leader了,并且队列还不是空的,那么唤醒take线程
            if (leader == null && q.peek() != null)
                available.signal();
            lock.unlock();
        }
    }
peek,返回队列的头部,并且不删除元素
public E peek() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return q.peek();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
疑问点解答

Q:为什么在take方法中,如果队列中有元素,但是过期时间还没到的时候,要写first = null;这一句?
A:如果不设置first = null,将会引起内存泄露。
    线程A到达,队首元素没有到期,设置leader = 线程A,并且执行available.awaitNanos(delay);等待元素过期。
    这时线程B来了,因为leader != null,则会available.await();阻塞,线程C、D、E同理。
线程A阻塞完毕了,再次循环,获取列首元素成功,出列。
    这个时候列首元素应该会被回收掉,但是问题是它还被线程B、线程C持有着,所以不会回收,如果线程增多,且队首元素无限期的不能回收,就会造成内存泄漏。

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