Java延遲隊列DelayQueue的使用：多考生考試模擬

Awbeci 發(fā)布于2019-08-16 10:48 / 2158人閱讀

摘要：如果延遲都還沒有期滿，則隊列沒有頭部，此時調(diào)用將直接返回，調(diào)用將會發(fā)生阻塞，直到有元素發(fā)生到期，才會返回。比如，此元素還有毫秒延時期滿傳入的參數(shù)為那么返回值為，即兩秒。

DelayQueue簡介

DelayQueue是juc包中的類，它表示的是一個無界的延遲隊列，定義如下：

public class DelayQueue extends AbstractQueue implements BlockingQueue;

DelayQueue存儲的元素需要實現(xiàn)Delayed接口以實現(xiàn)優(yōu)先級比較和延時取得。

DelayQueue還是一個阻塞隊列，只有在延遲期滿時才能從中提取元素。該隊列的頭部是延遲期滿后保存時間最長的 Delayed 元素。如果延遲都還沒有期滿，則隊列沒有頭部，此時調(diào)用 poll() 將直接返回 null，調(diào)用 take() 將會發(fā)生阻塞，直到有元素發(fā)生到期，take() 才會返回。

當(dāng)一個元素的 getDelay() 方法返回一個小于等于 0 的值時，將發(fā)生到期。

場景應(yīng)用

下面將使用此類實現(xiàn)一個多考生考試的場景：

考試總時間為10秒，至少2秒后才可進行交卷。

考生可在2-10秒這段時間內(nèi)的任意時間交卷。

考試時間一到，所有未交卷的學(xué)生必須交卷。

注：上述時間數(shù)據(jù)僅為測試方便使用，可根據(jù)實際情況進行修改

使用enum定義出時間常量：

    enum Times {
        SUMMIT_TIME(10), //考試總時間
        SUMBMIT_LIMIT(2), // 交卷限制時間
        MAX_RAND_TIME(15); // 模擬考生所需最大時間
        private final int value;
    
        private Times(int value) {
            this.value = value;
        }
    
        public int getValue() {
            return value;
        }
    }

定義學(xué)生類

基本定義：

    class Student implements Delayed {
        private String name;
        private long delay; // 考試花費時間，單位為毫秒
        private long expire; // 交卷時間，單位為毫秒
        
        // 此構(gòu)造可隨機生成考試花費時間
        public Student(String name) { 
            this.name = name;
            this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(getRandomSeconds(), TimeUnit.SECONDS); 
            this.expire = System.currentTimeMillis() + this.delay;
        }
        
        //此構(gòu)造可指定考試花費時間
        public Student(String name, long delay, TimeUnit unit) {
            this.name = name;
            this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(delay, unit);
            this.expire = System.currentTimeMillis() + this.delay;
        }
        // ...
    }

利用Random獲取學(xué)生考試花費時間：

    public int getRandomSeconds() { // 獲取隨機花費時間，范圍：2-10秒
        return new Random().nextInt(Times.MAX_RAND_TIME.getValue() - Times.SUMBMIT_LIMIT.getValue())
                    + Times.SUMBMIT_LIMIT.getValue();
    }

覆寫的compareTo()和getDelay()方法：

其中，getDelay()方法根據(jù)傳入的TimeUnit返回剩余延時。比如，此元素還有2000毫秒延時期滿、傳入的參數(shù)為TimeUnit.SECONDS,那么返回值為2，即兩秒。

    @Override
    public int compareTo(Delayed o) { // 此方法的實現(xiàn)用于定義優(yōu)先級
        long td = this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
        long od = o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
        return td > od ? 1 : td == od ? 0 : -1;
    }

    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) { // 這里返回的是剩余延時，當(dāng)延時為0時，此元素延時期滿，可從take()取出
        return unit.convert(this.expire - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

主方法實現(xiàn)

初始化對象

DelayQueue queue = new DelayQueue<>();

添加測試數(shù)據(jù)

queue.add(new Student("范冰冰"));
queue.add(new Student("成  龍"));
queue.add(new Student("李一桐"));
queue.add(new Student("宋小寶"));
queue.add(new Student("吳  京"));
queue.add(new Student("綠巨人"));
queue.add(new Student("洪金寶"));
queue.add(new Student("李云龍"));
queue.add(new Student("鋼鐵俠"));
queue.add(new Student("劉德華"));
queue.add(new Student("戴安娜"));

添加一條用于考試結(jié)束時強制交卷的屬性

queue.add(new Student("submit", Times.SUBMIT_TIME.getValue(),TimeUnit.SECONDS));

開始考試

while (true) {
    Student s = queue.take(); // 必要時進行阻塞等待
    if (s.getName().equals("submit")) {
        System.out.println("時間已到，全部交卷！");
        // 利用Java8 Stream特性使尚未交卷學(xué)生交卷
        queue.parallelStream()
             .filter(v -> v.getExpire() >= s.getExpire())
             .map(Student::submit)
             .forEach(System.out::println);
        System.exit(0);
    }
    System.out.println(s);
}

輸出樣例

完整代碼

package cn.gss.juc;

import java.text.DateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

enum Times {
    SUBMIT_TIME(10), SUMBMIT_LIMIT(2), MAX_RAND_TIME(15);
    private final int value;

    private Times(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }
}
/**
 * DelayQueue實現(xiàn)多考生考試
 * @author Gss
 */
public class TestDelayedQueue {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        DelayQueue queue = new DelayQueue<>();
        queue.add(new Student("范冰冰"));
        queue.add(new Student("成  龍"));
        queue.add(new Student("李一桐"));
        queue.add(new Student("宋小寶"));
        queue.add(new Student("吳  京"));
        queue.add(new Student("綠巨人"));
        queue.add(new Student("洪金寶"));
        queue.add(new Student("李云龍"));
        queue.add(new Student("鋼鐵俠"));
        queue.add(new Student("劉德華"));
        queue.add(new Student("戴安娜"));
        queue.add(new Student("submit", Times.SUBMIT_TIME.getValue(), TimeUnit.SECONDS));
        while (true) {
            Student s = queue.take(); // 必要時進行阻塞等待
            if (s.getName().equals("submit")) {
                System.out.println("時間已到，全部交卷！");
                // 利用Java8 Stream使尚未交卷學(xué)生交卷
                queue.parallelStream()
                     .filter(v -> v.getExpire() >= s.getExpire())
                     .map(Student::submit)
                     .forEach(System.out::println);
                System.exit(0);
            }
            System.out.println(s);
        }
    }

}

class Student implements Delayed {
    private String name;
    private long delay; // 考試花費時間，單位為毫秒
    private long expire; // 交卷時間，單位為毫秒

    // 此構(gòu)造可隨機生成考試花費時間
    public Student(String name) {
        this.name = name;
        this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(getRandomSeconds(), TimeUnit.SECONDS); // 隨機生成考試花費時間
        this.expire = System.currentTimeMillis() + this.delay;
    }

    // 此構(gòu)造可指定考試花費時間
    public Student(String name, long delay, TimeUnit unit) {
        this.name = name;
        this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(delay, unit);
        this.expire = System.currentTimeMillis() + this.delay;
    }

    public int getRandomSeconds() { // 獲取隨機花費時間
        return new Random().nextInt(Times.MAX_RAND_TIME.getValue() - Times.SUMBMIT_LIMIT.getValue())
                + Times.SUMBMIT_LIMIT.getValue();
    }

    public Student submit() { // 設(shè)置花費時間和交卷時間，考試時間結(jié)束強制交卷時調(diào)用此方法
        setDelay(Times.SUBMIT_TIME.getValue(), TimeUnit.SECONDS);
        setExpire(System.currentTimeMillis());
        return this;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public long getExpire() {
        return expire;
    }

    public void setDelay(long delay, TimeUnit unit) {
        this.delay = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(delay, TimeUnit.SECONDS);
    }

    public void setExpire(long expire) {
        this.expire = expire;
    }

    @Override
    public int compareTo(Delayed o) { // 此方法的實現(xiàn)用于定義優(yōu)先級
        long td = this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
        long od = o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
        return td > od ? 1 : td == od ? 0 : -1;
    }

    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) { // 這里返回的是剩余延時，當(dāng)延時為0時，此元素延時期滿，可從take()取出
        return unit.convert(this.expire - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "學(xué)生姓名：" + this.name + ",考試用時：" + TimeUnit.SECONDS.convert(delay, TimeUnit.MILLISECONDS) + ",交卷時間："
                + DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date(this.expire));
    }
}