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Java的堆疊和佇列實例分析

王林

May 10, 2023 pm 04:40 PM

java

堆疊

package com.yuzhenc.collection;

import java.util.Stack;

/**
 * @author: yuzhenc
 * @date: 2022-03-20 15:41:36
 * @desc: com.yuzhenc.collection
 * @version: 1.0
 */
public class Test26 {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        stack.add("A");
        stack.add("B");
        stack.add("C");
        stack.add("D");
        System.out.println(stack);//[A, B, C, D]
        //判断栈是否为空
        System.out.println(stack.empty());//false
        //查看栈顶元素，不会移除
        System.out.println(stack.peek());//D
        System.out.println(stack);//[A, B, C, D]
        //查看栈顶元素，并且移除，即出栈（先进后出）
        System.out.println(stack.pop());//D
        System.out.println(stack);//[A, B, C]
        //入栈，和add方法执行的功能一样，就是返回值不同
        System.out.println(stack.push("E"));//返回入栈的元素 E
        System.out.println(stack);//[A, B, C, E]
    }
}

佇列

#阻塞佇列

ArrayBlockingQueue ：不支援讀寫同時操作，底層基於數組的；
LinkedBlockingQueue：支援讀寫同時操作，並發情況下，效率高，底層基於鍊錶;

package com.yuzhenc.collection;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author: yuzhenc
 * @date: 2022-03-20 16:00:22
 * @desc: com.yuzhenc.collection
 * @version: 1.0
 */
public class Test27 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue<String> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        //添加元素
        //不可以添加null，报空指针异常
        //arrayBlockingQueue.add(null);
        //arrayBlockingQueue.offer(null);
        //arrayBlockingQueue.put(null);

        //正常添加元素
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("Lili"));//true
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("Amy"));//true
        arrayBlockingQueue.put("Nana");//无返回值

        //队列满的情况下添加元素
        //arrayBlockingQueue.add("Sam");//报非法的状态异常
        //设置最大注阻塞时间，如果时间到了队列还是满的，就不再阻塞了
        arrayBlockingQueue.offer("Daming", 3,TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println(arrayBlockingQueue);//[Lili, Amy, Nana]
        //真正阻塞的方法，如果队列一直是满的，就一直阻塞
        //arrayBlockingQueue.put("Lingling");//运行到这永远走不下去了，阻塞了

        //获取元素
        //获取队首元素不移除
        System.out.println(arrayBlockingQueue.peek());//Lili
        //出队，获取队首元素并且移除
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());//Lili
        System.out.println(arrayBlockingQueue);//[Amy, Nana]
        //获取队首元素，并且移除
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());//Amy
        System.out.println(arrayBlockingQueue);//[Nana]

        //清空元素
        arrayBlockingQueue.clear();
        System.out.println(arrayBlockingQueue);//[]

        System.out.println(arrayBlockingQueue.peek());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        //设置阻塞事件，如果队列为空，返回null，时间到了以后就不阻塞了
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS));
        //真正的阻塞，队列为空
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.take());//执行到这里走不下去了
    }
}

SynchronousQueue：方便且有效率地進行執行緒間資料的傳送，不會產生佇列中資料爭搶問題；

package com.yuzhenc.collection;

import java.util.concurrent.SynchronousQueue;

/**
 * @author: yuzhenc
 * @date: 2022-03-20 21:06:47
 * @desc: com.yuzhenc.collection
 * @version: 1.0
 */
public class Test28 {
    public static void main(String[] args) {
        SynchronousQueue sq = new SynchronousQueue();
        //创建一个线程，取数据：
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    try {
                        System.out.println(sq.take());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
        //搞一个线程，往里面放数据：
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    sq.put("aaa");
                    sq.put("bbb");
                    sq.put("ccc");
                    sq.put("ddd");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

PriorityBlockingQueue：帶有優先權的阻塞佇列；
無界的佇列，沒有長度限制，但是在你不指定長度的時候，預設初始長度為11，也可以手動指定，當然隨著資料不斷的加入，底層（底層是數組Object[]）會自動擴容，直到記憶體全部消耗殆盡了，導致OutOfMemoryError記憶體溢位程式才會結束；
不可以放入null元素的，不允許放入不可比較的物件（導致拋ClassCastException），物件必須實作內部比較器或外部比較器；

package com.yuzhenc.collection;

import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;

/**
 * @author: yuzhenc
 * @date: 2022-03-20 21:16:56
 * @desc: com.yuzhenc.collection
 * @version: 1.0
 */
public class Test29 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        PriorityBlockingQueue<Human> priorityBlockingQueue = new PriorityBlockingQueue<>();
        priorityBlockingQueue.put(new Human("Lili",25));
        priorityBlockingQueue.put(new Human("Nana",18));
        priorityBlockingQueue.put(new Human("Amy",38));
        priorityBlockingQueue.put(new Human("Sum",9));
        //没有按优先级排列
        System.out.println(priorityBlockingQueue);//[Human{name=&#39;Sum&#39;, age=9}, Human{name=&#39;Nana&#39;, age=18}, Human{name=&#39;Amy&#39;, age=38}, Human{name=&#39;Lili&#39;, age=25}]
        //出列的时候按优先级出列
        System.out.println(priorityBlockingQueue.take());//Human{name=&#39;Sum&#39;, age=9}
        System.out.println(priorityBlockingQueue.take());//Human{name=&#39;Nana&#39;, age=18}
        System.out.println(priorityBlockingQueue.take());//Human{name=&#39;Lili&#39;, age=25}
        System.out.println(priorityBlockingQueue.take());//Human{name=&#39;Amy&#39;, age=38}
    }
}

class Human implements Comparable <Human> {
    String name;
    int age;

    public Human() {}

    public Human(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Human{" +
                "name=&#39;" + name + &#39;\&#39;&#39; +
                ", age=" + age +
                &#39;}&#39;;
    }

    @Override
    public int compareTo(Human o) {
        return this.age-o.age;
    }

DelayQueue：DelayQueue是一個無界的BlockingQueue，用於放置實現了Delayed介面的對象，其中的物件只能在其到期時才能從佇列中取走；
當生產者執行緒呼叫put之類的方法加入元素時，會觸發Delayed介面中的compareTo方法進行排序，也就是說佇列中元素的順序是按到期時間排序的，而非它們進入佇列的順序。排在佇列頭部的元素是最早到期的，越往後到期時間越晚；
#消費者執行緒查看佇列頭部的元素，注意是查看不是取出。然後呼叫元素的getDelay方法，如果此方法傳回的值小０或等於０，則消費者執行緒會從佇列中取出此元素，並進行處理。如果getDelay方法傳回的值大於0，則消費者執行緒wait傳回的時間值後，再從佇列頭部取出元素，此時元素應該已經到期；
##不能將null元素放置到這種佇列中；
DelayQueue能做什麼

淘寶訂單業務:下單之後如果三十分鐘之內沒有付款就自動取消訂單；
餓了嗎訂餐通知:下單成功後60s之後給用戶發送簡訊通知；
關閉空閒連線。伺服器中，有許多客戶端的連接，空閒一段時間之後需要關閉之；
快取。快取中的對象，超過了空閒時間，需要從快取中移出；
任務逾時處理。在網路協定滑動視窗請求應答式互動時，處理逾時未回應的請求等；

package com.yuzhenc.collection;

import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author: yuzhenc
 * @date: 2022-03-20 21:43:32
 * @desc: com.yuzhenc.collection
 * @version: 1.0
 */
public class Test30 {
    //创建一个队列：
    DelayQueue<User> dq = new DelayQueue<>();
    //登录游戏：
    public void login(User user){
        dq.add(user);
        System.out.println("用户：[" + user.getId() +"],[" + user.getName() + "]已经登录，预计下机时间为：" + user.getEndTime() );
    }
    //时间到，退出游戏，队列中移除：
    public void logout(){
        //打印队列中剩余的人：
        System.out.println(dq);
        try {
            User user = dq.take();
            System.out.println("用户：[" + user.getId() +"],[" + user.getName() + "]上机时间到，自动退出游戏");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //获取在线人数：
    public int onlineSize(){
        return dq.size();
    }
    //这是main方法，程序的入口
    public static void main(String[] args) {
        //创建测试类对象：
        Test30 test = new Test30();
        //添加登录的用户：
        test.login(new User(1,"张三",System.currentTimeMillis()+5000));
        test.login(new User(2,"李四",System.currentTimeMillis()+2000));
        test.login(new User(3,"王五",System.currentTimeMillis()+10000));
        //一直监控
        while(true){
            //到期的话，就自动下线：
            test.logout();
            //队列中元素都被移除了的话，那么停止监控，停止程序即可
            if(test.onlineSize() == 0){
                break;
            }
        }
    }
}
class User implements Delayed {
    private int id;//用户id
    private String name;//用户名字
    private long endTime;//结束时间
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public long getEndTime() {
        return endTime;
    }
    public void setEndTime(long endTime) {
        this.endTime = endTime;
    }
    public User(int id, String name, long endTime) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.endTime = endTime;
    }
    //只包装用户名字就可以
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name=&#39;" + name + &#39;\&#39;&#39; +
                &#39;}&#39;;
    }
    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) {
        //计算剩余时间 剩余时间小于0 <=0  证明已经到期
        return this.getEndTime() - System.currentTimeMillis();
    }
    @Override
    public int compareTo(Delayed o) {
        //队列中数据 到期时间的比较
        User other = (User)o;
        return ((Long)(this.getEndTime())).compareTo((Long)(other.getEndTime()));
    }
}

Java的堆疊和佇列實例分析

雙端佇列

package com.yuzhenc.collection;

import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;

/**
 * @author: yuzhenc
 * @date: 2022-03-20 22:03:36
 * @desc: com.yuzhenc.collection
 * @version: 1.0
 */
public class Test31 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        双端队列：
        Deque<E> extends Queue
        Queue一端放 一端取的基本方法  Deque是具备的
        在此基础上 又扩展了 一些 头尾操作（添加，删除，获取）的方法
         */
        Deque<String> d = new LinkedList<>() ;
        d.offer("A");
        d.offer("B");
        d.offer("C");
        System.out.println(d);//[A, B, C]
        d.offerFirst("D");
        d.offerLast("E");
        System.out.println(d);//[D, A, B, C, E]
        System.out.println(d.poll());//D
        System.out.println(d);//[A, B, C, E]
        System.out.println(d.pollFirst());//A
        System.out.println(d.pollLast());//E
        System.out.println(d);//[B, C]
    }
}

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