Java并发基础：DelayQueue全面解析！

Java并发基础：DelayQueue全面解析！ - 程序员古德

内容概要

DelayQueue类专为处理延迟任务设计，它允许开发者将任务与指定的延迟时间关联，并在任务到期时自动处理，从而避免了不必要的轮询和资源浪费，此外，DelayQueue内部基于优先队列实现，确保最先到期的任务总是优先被处理，使得任务调度更为高效和精准。

核心概念

DelayQueue 实现了一个支持延时获取元素的无界阻塞队列，只有当其指定的延迟时间到达时，队列中的元素才能被获取，这种队列非常有用，当需要在一段指定的延迟之后处理任务或者数据时，DelayQueue 就派上了用场。

举一个实际生活中的业务来说明 DelayQueue 的使用场景，如下：

假设有一个在线订餐系统，当客户下单后，餐厅需要一段时间来准备食物，这段时间就是延迟，一旦食物准备好了，系统就会通知配送员进行配送，在这个场景中可以使用 DelayQueue 来简单的实现，如下步骤：

当客户下单时，可以创建一个包含订单信息和预计准备完成时间的 Delayed 对象，并将其放入 DelayQueue 中。
Delayed 对象会根据其预计准备完成时间进行排序，最早完成的订单会被放在队列的前面。
系统可以有一个后台线程不断地从 DelayQueue 中尝试获取订单，如果订单的预计准备时间还没有到，DelayQueue 会阻塞这个线程的获取操作。
一旦有订单的预计准备时间到达（即订单已经准备好了），后台线程就可以从 DelayQueue 中获取到这个订单，并通知配送员进行配送。

DelayQueue它是一种无界阻塞队列，用于放置实现了Delayed接口的对象，其中的对象只能在其到期时才能从队列中取走，这种队列是有序的，即队头对象的延迟到期的时间最长，如果没有任何延迟到期，那么就不会有任何头元素，并且poll将返回null（当然，这取决于具体的实现，有可能抛出异常），DelayQueue通常用于解决以下类似的问题，如下：

缓存系统的设计：可以用DelayQueue保存缓存元素的有效期，使用一个线程循环查询DelayQueue，一旦能从DelayQueue中获取元素时，表示缓存有效期到了，可以删除或者更新缓存。
定时任务调度：系统需要定时执行的任务可以交给DelayQueue保存，然后使用一个线程循环查询DelayQueue，一旦获取到任务就开始执行，比如每个一段时间发送一封邮件、扫描一次日志文件等。
订单超时处理：在电商系统中，用户提交了一个订单，就可以把这个订单放进DelayQueue，设置超时时间，超时后仍然没有支付就取消订单。

代码案例

以下是一个使用DelayQueue的示例，定义了一个DelayedTask类来实现Delayed接口，表示一个带有延迟时间的任务，然后在主程序中，，创建了一个DelayQueue来存储这些任务，并在单独的线程中处理这些任务，如下代码：

import java.util.concurrent.BlockingQueue;  
import java.util.concurrent.DelayQueue;  
import java.util.concurrent.Delayed;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  
// 定义一个带有延迟时间的任务  
class DelayedTask implements Delayed {  
    private final long startTime;  // 任务开始时间  
    private final String taskName;  // 任务名称  
  
    public DelayedTask(long delay, String taskName) {  
        this.startTime = System.currentTimeMillis() + delay;  
        this.taskName = taskName;  
    }  
  
    @Override  
    public long getDelay(TimeUnit unit) {  
        long diff = startTime - System.currentTimeMillis();  
        return unit.convert(diff, TimeUnit.MILLISECONDS);  
    }  
  
    @Override  
    public int compareTo(Delayed o) {  
        if (this.startTime < ((DelayedTask) o).startTime) {  
            return -1;  
        }  
        if (this.startTime > ((DelayedTask) o).startTime) {  
            return 1;  
        }  
        return 0;  
    }  
  
    @Override  
    public String toString() {  
        return "Task " + taskName + " at " + startTime;  
    }  
}  
  
// 定义处理任务的线程  
class TaskHandler implements Runnable {  
    private final BlockingQueue<DelayedTask> queue;  
  
    public TaskHandler(BlockingQueue<DelayedTask> queue) {  
        this.queue = queue;  
    }  
  
    @Override  
    public void run() {  
        while (true) {  
            try {  
                // 从队列中取出到期的任务进行处理  
                DelayedTask task = queue.take();  
                System.out.println("Handled: " + task);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
    }  
}  
  
public class DelayQueueExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个DelayQueue来存储任务  
        BlockingQueue<DelayedTask> queue = new DelayQueue<>();  
  
        // 向队列中添加任务，每个任务都有一个延迟时间（以毫秒为单位）  
        try {  
            queue.put(new DelayedTask(3000, "Task1"));  
            queue.put(new DelayedTask(5000, "Task2"));  
            queue.put(new DelayedTask(1000, "Task3"));  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
  
        // 创建一个线程来处理任务  
        Thread handler = new Thread(new TaskHandler(queue));  
        handler.start();  
    }  
}

核心API

DelayQueue是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列，只有当其元素的延迟到期时，才能从队列中获取到该元素，以下是DelayQueue类中一些主要方法的含义，如下：

offer(E e)
将指定的元素插入此延迟队列中，如果成功，则返回true；如果当前没有可用的空间，则返回false（实际上，由于DelayQueue是无界的，所以理论上这个方法总是返回true，除非参数为null）。
put(E e) throws InterruptedException
将指定的元素插入此延迟队列中，等待必要的时间来让空间变得可用（实际上，由于DelayQueue是无界的，这个方法将立即返回）。
take() throws InterruptedException
检索并移除此队列的头部，等待如果必要直到一个元素变得可用，此方法返回队列头部的元素，并将其从队列中移除。
poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException
检索并移除此队列的头部，等待指定的时间以使元素变得可用，如果有必要的话，如果在指定的时间内队列仍然是空的或者没有元素到期，则返回null。
peek()
检索，但不移除此队列的头部。如果此队列为空或者所有元素的延迟都未到期，则返回null。
drainTo(Collection<? super E> c)
移除此队列中所有可用的元素，并将它们添加到给定的集合中，尝试添加元素到集合c时可能会由于容量限制而失败，并且可能导致在抛出异常时元素同时存在于两个集合中，或者既不在原来的队列中，也不在集合c中。
drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements)
移除此队列中最多给定数量的可用元素，并将它们添加到给定的集合中。
remove(Object o)
从此队列中移除单个实例（如果存在）的指定元素，更确切地说，如果此队列包含一个或多个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e，则移除并返回队列中的一个这样的元素。如果队列为空或者不包含该元素，则返回false。
size()
返回队列中的元素数量，这个值是一个近似值，因为在此方法的调用和返回之间，队列中的元素数量可能已经发生了变化。
remainingCapacity()
始终返回Integer.MAX_VALUE，因为DelayQueue是无界的。
clear()
从此队列中移除所有元素。
contains(Object o)
如果此队列包含指定的元素，则返回true，更确切地说，当且仅当此队列至少包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e时，才返回true。
iterator()
返回在此队列中的元素上进行迭代的迭代器，因为队列是并发的，所以迭代器本身是弱一致性的。它最多只能反映出在迭代器创建时队列的某个状态。
toArray()
返回以适当顺序包含此队列中所有元素的数组。
toArray(T[] a)
返回以适当顺序包含此队列中所有元素的数组；返回数组的运行时类型与指定数组的运行时类型相同。