介绍
DelayQueue队列是一个延迟队列，DelayQueue中存放的元素必须实现Delayed接口的元素，实现接口后相当于是每个元素都有个过期时间，当队列进行take获取元素时，先要判断元素有没有过期，只有过期的元素才能出队操作，没有过期的队列需要等待剩余过期时间才能进行出队操作。
源码分析
DelayQueue队列内部使用了PriorityQueue优先队列来进行存放数据，它采用的是二叉堆进行的优先队列，使用ReentrantLock锁来控制线程同步，由于内部元素是采用的PriorityQueue来进行存放数据，所以Delayed接口实现了Comparable接口，用于比较来控制优先级，如下代码所示：
public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
/**
* Returns the remaining delay associated with this object, in the
* given time unit.
*
* @param unit the time unit
* @return the remaining delay; zero or negative values indicate
* that the delay has already elapsed
*/
long getDelay(TimeUnit unit);
}
复制代码DelayQueue的成员变量如下所示：
// 锁。
private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 优先队列。
private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();
/**
* Leader-Follower的变种。
* Thread designated to wait for the element at the head of
* the queue. This variant of the Leader-Follower pattern
* (http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/POSA/POSA2/) serves to
* minimize unnecessary timed waiting. When a thread becomes
* the leader, it waits only for the next delay to elapse, but
* other threads await indefinitely. The leader thread must
* signal some other thread before returning from take() or
* poll(...), unless some other thread becomes leader in the
* interim. Whenever the head of the queue is replaced with
* an element with an earlier expiration time, the leader
* field is invalidated by being reset to null, and some
* waiting thread, but not necessarily the current leader, is
* signalled. So waiting threads must be prepared to acquire
* and lose leadership while waiting.
*/
private Thread leader = null;
/**
* Condition signalled when a newer element becomes available
* at the head of the queue or a new thread may need to
* become leader.
*/
// 条件，代表如果有数据则通知Follower线程，唤醒线程处理队列内容。
private final Condition available = lock.newCondition();
复制代码Leader-Follower模式的变种，用于最小化不必要的定时等待，当一个线程被选择为Leader时，它会等待延迟过去执行代码逻辑，而其他线程则需要无限期等待，在从take或poll返回之前，每当队列的头部被替换为具有更早到期时间的元素时，leader字段将通过重置为空而无效，Leader线程必须向其中一个Follower线程发出信号，被唤醒的 follwer 线程被设置为新的Leader 线程。
offer操作
public boolean offer(E e) {
// 获取到锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
// 将元素存储到PriorityQueue优先队列中
q.offer(e);
// 如果第一个元素是当前元素，说明之前队列中为空，则先将Leader设置为空，通知等待线程可以争抢Leader了。
if (q.peek() == e) {
leader = null;
available.signal();
}
// 返回成功
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
复制代码offer操作前先进行获取锁的操作，也就是同一时间内只能有一个线程可以入队操作。
- 获取到ReentrantLock锁对象。
- 将元素添加到PriorityQueue优先队列中
- 如果队列中最早过期的元素是自己，则说明队列原先是空的，所以将Leader进行重置，通知Follower线程可以成为Leader线程。
- 最后进行解锁操作。
put操作
put操作其实就是调用的offer操作来进行添加数据的，以下是源码信息：
public void put(E e) {
offer(e);
}
复制代码take操作
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 获取可中断的锁。
lock.lockInterruptibly();
try {
// 循环获取数据。
for (;;) {
// 获取最早过期的元素，但是不弹出对象。
E first = q.peek();
// 如果最早过期的元素为空，说明队列为空，则线程直接进入无限期等待，并且让出锁。
if (first == null)
// 当前线程无限期等待，直到被唤醒，并且让出锁对象。
available.await();
else {
// 获取最早过期的元素剩余过期时间。
long delay = first.getDelay(NANOSECONDS);
// 如果剩余过期时间小于0，则说明已经过期，反之还没有过期。
if (delay <= 0)
// 如果已经过期直接获取最早过期的元素，并返回。
return q.poll();
// 如果剩余过期日期大于0，则会进入到这里。
// 将刚才获取的最早过期的元素设置为空。
first = null; // don't retain ref while waiting
// 如果有线程争抢的Leader线程，则进行无限期等待。
if (leader != null)
// 无限期等待并让出锁。
available.await();
else {
// 获取当前线程。
Thread thisThread = Thread.currentThread();
// 设置当前线程变为Leader线程。
leader = thisThread;
try {
// 等待剩余等待时间。
available.awaitNanos(delay);
} finally {
// 将Leader设置为null。
if (leader == thisThread)
leader = null;
}
}
}
}
} finally {
// 如果队列不为空，并且没有Leader则通知等待线程可以成为Leader。
if (leader == null && q.peek() != null)
// 通知等待线程。
available.signal();
lock.unlock();
}
}
复制代码- 当获取元素时，先获取到锁对象。
- 获取最早过期的元素，但是并不从队列中弹出元素。
- 最早过期元素是否为空，如果为空则直接让当前线程无限期等待状态，并且让出当前锁对象。
- 如果最早过期的元素不为空
- 获取最早过期元素的剩余过期时间，如果已经过期则直接返回当前元素
- 如果没有过期，也就是说剩余时间还存在，则先获取Leader对象，如果Leader已经有线程在处理，则当前线程进行无限期等待，如果Leader为空，则首先将Leader设置为当前线程，并且让当前线程等待剩余时间。
- 最后将Leader线程设置为空
- 如果Leader已经为空，并且队列有内容则唤醒一个等待的队列。
poll操作
获取最早过期的元素，如果队列头没有过期的元素则直接返回null，反之返回过期的元素。
public E poll() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
E first = q.peek();
// 如果队列为空或者队列最早过期的元素没有过期，则返回null。
if (first == null || first.getDelay(NANOSECONDS) > 0)
return null;
else
// 出队列操作。
return q.poll();
} finally {
lock.unlock();
}
}
复制代码小结
- DelayQueue是一个无界的并发延迟阻塞队列，队列中的元素必须实现Delayed接口，相应了需要实现Comparable接口实现比较的方法
- Leader-Follower模式的变种，用于最小化不必要的定时等待，当一个线程被选择为Leader时，它会等待延迟过去执行代码逻辑，而其他线程则需要无限期等待，在从take或poll返回之前，每当队列的头部被替换为具有更早到期时间的元素时，leader字段将通过重置为空而无效，Leader线程必须向其中一个Follower线程发出信号，被唤醒的 follwer 线程被设置为新的Leader 线程。
喜欢的朋友可以关注我的微信公众号，不定时推送文章
