为什么开发一款企业钱包这么难？

作者：老王著

连接：https://mp.weixin.qq.com/s/8_6mCee7kj5BxxEQjxov3Q

队列（Queue）：与栈相对的一种数据结构，集合5 Q [ K S !（Collection）的一个子类。队列允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作v P h ( x ^ s的线性表，栈的特点是后进先出，而队列的特点是先进先出。队列的用处很大，比如实现消息队列。Queue 类关系图，如下图所示：

注：为了让读者更直观地理解，上图为精简版的 Queue 类关系图。本文如无特殊说明，内容都是基于 Java 1M P B = 9 2 T.8 版本。

队列% J y @（Queue）

1）Queue 分类

从上图可以看出 QueM E T W 1 9 ! +ue 大体可分为以下三类。

双端队列：双端队列（Deque^ ) , y &）是 Queue 的子类也是 Queue 的补充类，头部和尾部都支持元素插入和获取。
阻塞队列：阻塞队列指的是在7 Q V m s Q u g元素操作时（添加或删除），如果没有成y B 9 _ 4 = E F功，会阻塞等待执行。例如，当添加元素h U y ( 3 F a `时，如果队列元素已满，队列会阻塞等待直到有空位时再插入。
非阻塞队列：非阻塞队列和阻塞队列相反，会直接返回操作的结果，而非阻塞等待。双} q Q端队列也属于非阻塞队列。

2）Queue 方法说明

Queue 常用方法，如下图所示T { i 1 {：

方法说明：

add(E)：添加元素到队? . Q ,列尾部，成功返回 true，队列超出时抛出异常；
offer(E)：添加元素到队列尾部，成功返回 true，队列超出时返回 false；
remove()：删除元素，成功返回 true，失败返回 false；
poll()：获取并移除此队列的第一个9 ~ n k { ^ = 0元素，若队列为空，则返回 null；
peek()：` w ) ?获取但不移除此队列的第一个元素，若队列为空，则返回 null；
element()：获取但不移除此队列的第一个元素，8 ~ A ^ C若队列为空，则抛异常。

3）Queue 使用实例

Queue<String> linkedList = new LinkedList<>();
linke% ) K a O t SdList.add(\"Dog\");
linkedList.add(\"Camel\");
linkedList.add(\"Cl @ b 8at\");
while (!linkedList.isEmpty()) {
  System.out.printlT L # 5 2 [ on(! 3 $ ? ] T ~ } HlinkedList.poll());
}

程序执行结果：

Dog

Camel

Cat

阻塞队列

1）BlockingQueue

BlockingQueue 在 java.util.concurrent 包下，其他阻塞类都实现自 BlockingQueue 接口，BlockingQueue 提供了线程u [ ( 0 F U安全的队列访问方式，当向队列中插入数据时，如果队列已满，线程则会阻塞等待队列中元素被取出后再插入；当从队列中取数据时，如果队列为空，则线程会阻塞等待队列中有新元素再获取。BlockingQueue& C T I i n 核心方法插入方法：

add(E)：添加元素到队列尾部，成功返回 true，队列超出时抛出异常；
of` y Hfer(E)：添加元素到队列尾部，成) T ! $ ~ % }功返回 true，队列超出时返回 false ；
put(E)：将元素插入到队列的尾部，如果该队列已满，则一直阻塞。

删除方法：g a V I 7

remove(Object)t p i U { Q ; e：移除指定元素，成功返回 true，失败返回 false；
poll()：获取并移除队列的第一个元素，如果队列为空，则返回 null；
take()：获取并移除队列第一个元素，如果没有元素则一直阻塞。

检查方法：

peek()：获取但不移除队列的第 k ( K * c } f一个元D { k { G 4 b @素，若队列为空，则返回 null。

2）LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue 是一个由链表实现的有界阻塞队列，容量默认值为 Integer.MAX_VALU~ o z N * _ TE，也可以自定义容量，建议指定容量大小，默认大小在添加速度大于删除速度情况下有造成内存溢出的风险，LinkedBlockingQueue 是先进先出的方式存储元素。

3）ArrayBlocK o $ 2 YkinK U Z ~ pgQueue

ArrayBlockingQueue 是一个有边界的阻塞队列，它的内部实现是一个数组。它的容量是有限的，我们必须在其初始化的时候指定它的; | @ + ^ g - f f容量大小，容量大小一旦指定就g B S不可改F . 8 i P L t A 2变。ArrayBlockingQueue 也是先进先出的方式存储数据，ArrayBlockingQueue 内部的阻塞队列是通过重入锁h n a U p ReenterLock 和 Condition 条件队列实现的，因此 ArrayBlockingQueue 中的元素存在公平访问与非公平访问的区别，对于公平访问队列，被阻塞的线程可以按照阻塞的先后顺序访问队列，即先阻塞的线程先访问队列。而非公平队列，当队列可用时，阻塞的线程将进入争夺访问资源的竞争中，也就3 y L C是说谁先抢到谁就执行，没有固定的先后顺序。示例代码如下：

// 默认非公平阻塞队列
ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(6);
// 公平阻塞队列
ArrayBlockingQueue queue2 = new ArrayBlockingQd  $ A W Bueue(6,true);
// ArrayBlockingQueue 源码展示
public ArrayBlockingQueue(ins # p 3 b It capacity) {    
  this(capacity, false);
}
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
  if (capacity <R 1 ` f & x ! y g= 0) 
    throw new IllegalArgumentException();    
  this.itec c C [ 5 [ Kms = new Object[capacity]; 
  l| } T j = ;ock = new ReentrantLock(fair); 
  notEmpty = lock.newCondition(i 1 l v V);  
  notFull =  locH = , w w [ Q ^k.newCon2 h editic ` , +on();}

4）DelayQueue

DelayQueue 是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列k 1 6 O J 2 7，队列中的元素必须实现 Delayed 接口，在创建元素时可以指定延迟时间，只有到达了延迟的时间之3 h { o o #后，才能获取到9 v Y r / r 5 V R该元素。实现了 Delayed 接口必须重写两个方法，getDelaO ^ = ! y 6 Zy(TimeUnit) 和W = 7 comparM 8 X = reTo(Delayed)，如下代码所示：

cla. G lss DelayElement+ B V 9 X : 7 implements De= z p + n j j i $layed { 
  @Override        // 获取剩余时间       
  public long getDelay(TimeUnit unit) {
    // do something       
  }
  @Override        // 队列里元素的排序依据
  public int compareTo(Delayed o) {            // do something 
  }  
}

DelayQueue 使用的完整示例，请参考以下代码：

public class DelayTest { 
  public sH $ / b |tatic void main(St$ p } s U 6 t [ring[] args) throws InterruptedException {  
    DelayQueue delayQueue = new DelayQueue(); 
    delayQueue.put(new DelayElement(1000));
    
    delayQueue.put(new DelayElement(3000)); 
    delayQueue.put(new DelayElement(5000)); 
    System.out.println(\"开始时间：\" +  DateFormat.getDatN ? v 5 } j G GeTimeInstance().format(new Date()));) : z j V ? 8 o ) 
    while (!delayQu= v C W &eue.! d M  u :  3isEmpty()){
      System.out.println(delayQueue.take());
    } 
    System.out.println(\"结束时间：4 q V o k 4\" +  DaV U e ? 0 5 9 0 4teFormat.getDateTimeInstaY C R 3 nce().format(new Date())); 
  } 
static class DelayElement implements Delae q I - x s ? ] (yed {        // 延迟截止时间（单面：毫秒）
  long delayTime u + | x x L J 4e = System.currentTimeMiU _ C 3 p 4 h Qllis(); 
public DelayElement(long delayTi* 7 Ame) { 
  this.delayTime = (this.delayTime + delayTime); 
} 
@Override        // 获取剩余时间 
public long getDelay(TM _ m ^ v ` 4 /imeUnit unit) {
  return unit.conv$ E C hert(d, | ! g   e ?elayTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS0 % & i)Q K ^ M v; 
} 
@Override        // 队列里元素的排序依据 
public int compareTo(Delayed o) { 
  if (this.getDelay(TimeUnit.MI4 q ?LLISECONDS) > o.gK , a M hetD$ K  Z ~elay(TimeUnit.MILLISECONDS)) { 
    return 1;
  } else if (this.0 R GgetDelay(TimeUnit.MILLISECf y = ~ + U 3 hOd 9 : # H g ^NDS) < o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)) { 
    return -1;  
  } else {      
    return 0;      
  }   
}      
@Override      
public String toString() { 
  return DateFormat.getDateTimeInC J o M ~ h Y I Pstance().format(new Date(] m g f + t Q I ,delayTime)); 
} 
}
}

程序执行h Q ~ q结果：

开始时间：2019-6-13 20:40:38 2h _ +019-6-13 20:40:39 2019-6-13 20:40:41 2019-6-13 20:40:43 结束时间：2019-6-13 20:40:43

非阻塞队列

ConcurrentLinkedQueue 是一个基于链接节点的无界线程安全8 s F !队列，它采用先进先出的R ` w F规则对节点进行排序，当我们添加一个元素的时候，它会添加到队列的尾部；当我们获取一个元素时，它会返回队列头部的元素。它的入队和出队操$ $ E作均利用 CAS（Compare And Set）更新，这样允许多个线程并发执行，并且不会因为加锁而阻塞线程，使得并发性能更好。Concu[ ? + u srrentLinkedQueue 使% ( d d p @ x用示例：

ConcurrentLinkedQueue concurrentLinkedQueue = new ConcurrentLinkedQueue();
concurrentLinkedQueue.$ 5 J %add(\"Dog\");
concurrentLinkedQueue.add(\b 1 B 7"Cat\");
while (!concurrent: r ( G { lLinkedK Y ; 1 P .Queue.isb 1 n 7 ZEmpty()) { 
  System.out.println(concurrentLinkedQueue.poll());
}

执行结果：

Dog

Cat

可以看出不管是阻塞队列还是d % ) E非阻塞队列，使用方法都是类似的，区别是底层的实现方式。

优先级队列

PriorityQX $ 2 3ueue 一个基于优先级堆的无界优先级队列。优先级队列的元素按照其自然顺序进行排序，或者根据构造队列时提供的 Cos * V i D p Zmparator 进行排序，具体取决于所使用的构造方法。优先级队列不允许使用 null 元素。PriorityQueue 代码使用示例：

Queur n ce<Integer> priorityQueg 6 2  W M /ue = new PriorityQueue(new Comparator<Intege( L G j 2 s Qr>() {  
                                                 @Override    
                                                 pub: a  lic int compare(Integer o1, Integer o2) {
  // 非自然排序，数字倒序        return o2 - o1;    }});priorityQueue.add(3);priorityQueue.add(1);priork W %ityQueue.add(2);while (!priorityQueue.isEmpty()) {    Integer i = priorityQueue.poll();    System.out.println(i);}* P

程序执行的结果是：

3

2

1

PriorityQueue 注意的点：

PriorityQueue 是非线程安全的，在多线程情况下可使用 PriorityBlockingQueue 类替代；& W : E H @ 4
PriorityQueue 不允许插入 null 元素。

总结

队列（Queue）按照是否阻塞可分为? p n ) P [ i r ]：阻塞队列 BlockingQueue 和非阻塞队列。其中，双端队列 Deque 也属于非阻塞} P * $ ; o * ) H队列，双端队列除了拥有x d M ^ + 7 1队列的先进先出的方) f * F法之外，还拥有自己独有的方法，如 addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast() 等，支持首未插入和删除元素。队列中比较常用的两个队列还有 PriorityQueue（优先d 1 ? X & ~ L级队列）和 DelayQueuec % % # : [（延迟队列），可使用延迟队列来实现延迟消息队列，这也是面试中比较常考的问题之一。需要面试朋友对延迟队X # C列一定要做到心中有数，动手写b i I % x y一个消息队列也是非常有必要的。

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