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标题: 带你见识一下，Java中的方法爆炸！ [打印本页]
作者: lsekfe    时间: 2021-7-6 09:41
标题: 带你见识一下，Java中的方法爆炸！
要想了解Java的API有多变态，就不得不提一下队列这个接口，许多工作多年的人，依然是对此非常迷惑。虽然队列是计算机算法中的一个基本结构，但它并不仅仅只有add这个方法。
　　读完本文，再看到add、offer、put，不要再犯晕了！
　　1. 一段小代码
　　猜猜下面的代码会输出啥？
  1. void run(Callable<Object> c){
  2. 　　    try{
  3. 　　        System.out.println(c.call());
  4. 　　    }catch (Exception ex){
  5. 　　        System.out.println(ex);
  6. 　　    }
  7. 　　}
  8. 　　void testSynchronousQueue(){
  9. 　　    Queue<Integer> q1 = new SynchronousQueue();
  10. 　　    run(()-> q1.add(1));
  11. 　　
  12. 　　    Queue<Integer> q2 = new SynchronousQueue();
  13. 　　    run(()-> q1.offer(1));
  14. 　　}
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实在是让人非常失望，两次执行都失败了。
  1. 　java.lang.IllegalStateException: Queue full
  2. 　　false
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　第一次，使用add方法，程序抛出了异常，表示队列满了；第二次，程序返回了false，证明添加失败。既然无法向队列中添加元素，又没有指定队列大小的地方。那这个队列，有什么鸟用！
　　2. Queue的方法
　　在了解这个队列的使用之前，我们来看一下Queue接口所定义的方法。
　　· add(E e) 插入一个元素到队列的尾部。如果无法插入，则抛出异常
　　· offer(E e) 插入一个元素到队列的为
　　· E remove() 从队列头移除一个元素，如果队列为空，则抛出异常
　　· E poll() 从队列头移除一个元素，如果队列为空，则返回null
　　· E element() 查看对头元素，如果队列为空，则抛出异常
　　· E peek() 查看对头元素，如果队列为空，则返回null
　　可以看到，对队列的基本操作，只有三个：插入新元素、查看队头、队头出对。根据是否抛出异常，又分为了两类。3x2=6，共6个方法。
　　喜欢刷题的同学，常用的肯定是offer、poll、peek，这样可以免去恼人的异常处理。平常的编码，也推荐使用非异常的api，但Java为什么提供了两套方法，来供我们使用呢？
　　原因就是，Queue接口继承了Collection接口，而add和remove等方法，是属于Collection接口的，Queue不得不实现一套。事实上，add方法直接调用了offer方法，为什么多出这么一套api来，真的是个谜。
  1. 　public boolean add(E e) {
  2. 　　if (offer(e))
  3. 　　   return true;
  4. 　　else
  5. 　　   throw new IllegalStateException("Queue full");
  6. 　　}
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不抛异常，就容易被遗忘处理，确实是个比较牵强的原因。就凭这，能让人在这么重要的基础类库里面，创造出这么多不同名称的方法么？
　　3. Put和Take
　　相比较上面让人纠结的add和offer，put和take方法就确实有用了。但put和take是不属于Queue接口的，它的归属是BlockingQueue。不好意思，一不小心就跳到concurrent包了。
　　put和take，意味着阻塞。如果操作不成功，它就一直在那里阻塞。想要它们能够正常运行下去，就需要有多个线程的配合。下面的代码会往队列里发送一个1，然后take方法拿出它，进行打印。
  1. void testBlockingSynchronousQueue() throws InterruptedException {
  2. 　　    BlockingQueue<Integer> q1 = new SynchronousQueue();
  3. 　　    new Thread(()-> {
  4. 　　        try {
  5. 　　            q1.put(1);
  6. 　　        } catch (InterruptedException e) {
  7. 　　            e.printStackTrace();
  8. 　　        }
  9. 　　    }).start();
  10. 　　    new Thread(()-> {
  11. 　　        try {
  12. 　　            System.out.println(q1.take());
  13. 　　        } catch (InterruptedException e) {
  14. 　　            e.printStackTrace();
  15. 　　        }
  16. 　　    }).start();
  17. 　　}
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所以，我们来看一下这对方法。
　　· put(E e) 插入元素，如果队列满了，它会一直阻塞等待
　　· E take() 获取队头元素，如果队列为空则一直等待
　　可以看到put和take配合起来，很容易实现一个线程安全的生产者消费者模型。相比较使用Queue的接口方法，我们只能通过死循环去检测，这样阻塞的方式就特别节省资源。
　　但是还没完。阻塞的take和put方法，只能被interrupt，如何让程序阻塞等待一段时间，然后恢复运行呢？那就只有加入一个带时间戳的阻塞方法。
　　BlockingQueue选择了offer和poll方法，而不是take和put，咱也搞不懂到底是为什么。
　　· E poll(long timeout, TimeUnit unit)
　　· boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) 依然是有返回值的
　　4. 你以为这样就完了？
　　你以为这样就完了？并没有。我们需要把目光投向LinkedList，传说中几行代码实现LRU缓存的类。
　　ArrayList是一个比较纯净的List，仅仅实现了List接口，但LinkedList就胃口大了一些。由于API设计者，尽最大可能想让这个链表功能更强大一些，它继承了Deque接口。由于Deque继承了Queue，所以这个链表不仅仅是个队列，还是个双向队列。
　　所以，它们又多了一堆API，分别来描述到底是在队头还是队尾进行操作。
　　· addFirst 操作队头，加入元素
　　· addLast 操作队尾，加入元素
　　· offerFirst 操作队头，加入元素
　　· offerLast 操作队尾，加入元素
　　· removeFirst 操作队头，删除元素
　　· removeLast 操作队尾，删除元素
　　· pollFirst 操作队头，删除元素
　　· pollLast 操作队尾，删除元素
　　· getFirst 获取队头元素，类似element。TMD，这里为什么不用element？
　　· getLast 获取队尾元素
　　· peekFirst 获取队头元素
　　· peekLast 获取队尾元素
　　当然，这里还有pop和push，pop=removeFirst，push=addFirst。//建议不要用，太难记了。
　　很好很好，由于有了头和尾的概念，api的大小变成了3x2x2=12个！加上原来的那6个，共18个（直接把pop和push忽略）。
　　你要说，怎么没有take和put这种阻塞的方法啊。原因就是LinkedList并不是并发的集合，你要找的功能，在LinkedBlockingDeque中，肯定会有takeFirst、takeLast、putLast、putFirst等。
　　5. 队列大小
　　反过头来再看我们刚开始的SynchronousQueue，为什么无论向里面添加元素，还是提取元素，都会返回失败？它的容量到底是多少？
　　这是一个非常奇葩的类，它的内部容量是0！已经被硬编码进代码里了。
  1. 　public int size() {
  2. 　　   return 0;
  3. 　　}
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它仅仅建立了一个通道，一旦有生产，消费者就能立马拿到它，它本身是不不存任何数据的。Executors.newCachedThreadPool()就使用了SynchronousQueue。
　　常用的LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue，都是有界的。
　　但这里还有一个比较奇葩的类，那就是ConcurrentLinkedQueue，从名字可以看出来，它并不是一个阻塞的并发类，所以并没有take和put等方法。另外，它是无界的，使用时要特别小心。你或许说，我每次判断它的size()方法来看一下是否越界不就行了。
  1. public int size() {
  2. 　　    int count = 0;
  3. 　　    for (Node<E> p = first(); p != null; p = succ(p))
  4. 　　        if (p.item != null)
  5. 　　           // Collection.size() spec says to max out
  6. 　　           if (++count == Integer.MAX_VALUE)
  7. 　　                break;
  8. 　　    return count;
  9. 　　}
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如上代码所示，这就是比较坑的地方，size方法，并不是O(1)时间级别的。xjjdog就曾在上面吃过大亏，最后还是不敢再乱用了。
　　End
　　从上面的描述可以看出来。对于一个队列，有三套接口：插入、弹出、检测；根据是否抛异常，又分为两套，一套会抛出异常，另外一套直接返回值，刷题党自然喜欢后者了；如果再加上双向的队列，就需要再区分对头队尾；如果是阻塞队列，还要再加上一个维度。
　　所以，对于一个阻塞的双向队列，它的基本操作方法有：(3[基本]x2[异常与返回值]+4[阻塞加超时])x3[队头队尾]=5x2x3=30个方法，这就是王者LinkedBlockingDeque。











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