Question

我想将元组对象存储在一个concurent java集合中，然后使用一个高效的阻塞查询方法来返回匹配模式的第一个元素。如果没有这样的元素可用，它将阻塞，直到存在这样的元素。

例如，如果我有一个班级：

public class Pair {
  public final String first;
  public final String Second;
  public Pair( String first, String second ) {
    this.first = first;
    this.second = second;
  }
}

和像

这样的集合

public class FunkyCollection {
  public void add( Pair p ) { /* ... */ }
  public Pair get( Pair p ) { /* ... */ }
}

我想查询它：

myFunkyCollection.get( new Pair( null, "foo" ) );

返回第一个可用的对，second字段等于“foo”或阻塞，直到添加此元素。另一个查询示例：

myFunkyCollection.get( new Pair( null, null ) );

应返回第一个可用的对，无论其值如何。

解决方案是否已经存在？如果不是这样，您建议实施get( Pair p )方法？

澄清：方法get( Pair p)还必须删除该元素。名字选择不是很聪明。更好的名称是take( ... )。

Answer 1

这是一些源代码。它与cb160所说的基本相同，但拥有源代码可能有助于清除您可能仍然存在的任何问题。特别是FunkyCollection上的方法必须同步。

正如meriton所指出的，每次添加新对象时，get方法都会对每个被阻塞的get执行O（n）扫描。它还执行O（n）操作以删除对象。这可以通过使用类似于链接列表的数据结构来改进，您可以在其中保留迭代器到最后检查的项目。我没有提供此优化的源代码，但如果您需要额外的性能，则不应该太难实现。

import java.util.*;

public class BlockingQueries
{
    public class Pair
    {
        public final String first;
        public final String second;
        public Pair(String first, String second)
        {
            this.first = first;
            this.second = second;
        }
    }

    public class FunkyCollection
    {
        final ArrayList<Pair> pairs = new ArrayList<Pair>();

        public synchronized void add( Pair p )
        {
            pairs.add(p);
            notifyAll();
        }

        public synchronized Pair get( Pair p ) throws InterruptedException
        {
            while (true)
            {
                for (Iterator<Pair> i = pairs.iterator(); i.hasNext(); )
                {
                    Pair pair = i.next();
                    boolean firstOk = p.first == null || p.first.equals(pair.first);
                    boolean secondOk = p.second == null || p.second.equals(pair.second);
                    if (firstOk && secondOk)
                    {
                        i.remove();
                        return pair;                
                    }
                }
                wait();
            }
        }   
    }

    class Producer implements Runnable
    {
        private FunkyCollection funkyCollection;

        public Producer(FunkyCollection funkyCollection)
        {
            this.funkyCollection = funkyCollection;
        }

        public void run()
        {
            try
            {
                for (int i = 0; i < 10; ++i)
                {
                    System.out.println("Adding item " + i);
                    funkyCollection.add(new Pair("foo" + i, "bar" + i));
                    Thread.sleep(1000);
                }
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
    }

    public void go() throws InterruptedException
    {
        FunkyCollection funkyCollection = new FunkyCollection();
        new Thread(new Producer(funkyCollection)).start();
        System.out.println("Fetching bar5.");
        funkyCollection.get(new Pair(null, "bar5"));
        System.out.println("Fetching foo2.");
        funkyCollection.get(new Pair("foo2", null));
        System.out.println("Fetching foo8, bar8");
        funkyCollection.get(new Pair("foo8", "bar8"));
        System.out.println("Finished.");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        new BlockingQueries().go();
    }
}

输出：

Fetching bar5.
Adding item 0
Adding item 1
Adding item 2
Adding item 3
Adding item 4
Adding item 5
Fetching foo2.
Fetching foo8, bar8
Adding item 6
Adding item 7
Adding item 8
Finished.
Adding item 9

请注意，我将所有内容放入一个源文件中，以便于运行。

Answer 2

我知道没有现成的容器可以提供此行为。您遇到的一个问题是没有现有条目与查询匹配的情况。在这种情况下，您将不得不等待新条目到达，并且这些新条目应该到达序列的尾部。鉴于您正在阻止，您不希望必须检查最新添加之前的所有条目，因为您已经检查过它们并确定它们不匹配。因此，您需要一些方法来记录您当前的位置，并能够在新条目到达时从那里向前搜索。

这等待是Condition的工作。根据{{3}}中的建议，您应该在集合中分配Condition个实例，并通过cb160's answer阻止它。您还应该向get()方法公开一个伴随重载，以便及时等待：

public Pair get(Pair p) throws InterruptedException;
public Pair get(Pair p, long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

每次致电add()时，请致电Condition#await()取消阻止等待未满足的get()次查询的主题，以便他们扫描最近添加的内容。

您尚未提及如何或是否从此容器中删除项目。如果容器只增长，这简化了线程扫描其内容的方式，而不必担心其他线程争用容器的争用。每个线程都可以放心地查询可用于检查的最小条目数。但是，如果您允许删除项目，则面临更多挑战。

Answer 3

在你的FunkyCollection add方法中，每次添加元素时都可以在集合本身上调用notifyAll。

在get方法中，如果底层容器（任何合适的conatiner都没问题）不包含您需要的值，请等待FunkyCollection。通知等待时，检查基础容器是否包含您需要的结果。如果是，则返回该值，否则再次等待。

Answer 4

看来你正在寻找元组空间的实现。 Wikipedia article about them列出了Java的一些实现，也许你可以使用其中的一个。如果做不到这一点，你可能会发现一个模仿的开源实现或相关的研究论文。

有效阻止查询的建议

4 个答案: