阻塞隊列介紹

在新增的Concurrent包中，BlockingQueue很好的解決了多線程中，如何高效安全“傳輸”數據的問題。通過這些高效并且線程安全的隊列類，為我們快速搭建高質量的多線程程序帶來極大的便利。

阻塞隊列與普通隊列的區別在于，當隊列是空的時，從隊列中獲取元素的操作將會被阻塞，或者當隊列是滿時，往隊列里添加元素的操作會被阻塞。試圖從空的阻塞隊列中獲取元素的線程將會被阻塞，直到其他的線程往空的隊列插入新的元素。同樣，試圖往已滿的阻塞隊列中添加新元素的線程同樣也會被阻塞，直到其他的線程使隊列重新變得空閑起來，如從隊列中移除一個或者多個元素，或者完全清空隊列，下圖展示了如何通過阻塞隊列來合作：

線程1往阻塞隊列中添加元素，而線程2從阻塞隊列中移除元素

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BlockingQueue接口方法

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {//將給定元素設置到隊列中，如果設置成功返回true, 否則返回false。如果是往限定了長度的隊列中設置值，推薦使用offer()方法。 如果隊列已滿，則拋出一個IIIegaISlabEepeplian異常，不可add nullboolean add(E e);//將給定的元素設置到隊列中，如果設置成功返回true, 否則返回false. e的值不能為空，否則拋出空指針異常。boolean offer(E e);//將元素設置到隊列中，如果隊列中沒有多余的空間，該方法會一直阻塞，直到隊列中有多余的空間。void put(E e) throws InterruptedException;//將給定元素在給定的時間內設置到隊列中，如果設置成功返回true, 否則返回false.boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException;//從隊列中獲取值，如果隊列中沒有值，線程會一直阻塞，直到隊列中有值，并且該方法取得了該值。E take() throws InterruptedException;//在給定的時間里，從隊列中獲取值，時間到了直接調用普通的poll方法，為null則直接返回null。E poll(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException;//獲取隊列中剩余的空間。int remainingCapacity();//從隊列中移除指定的值。boolean remove(Object o);//判斷隊列中是否擁有該值。public boolean contains(Object o);//將隊列中值，全部移除，并發設置到給定的集合中。int drainTo(Collection<? super E> c);//指定最多數量限制將隊列中值，全部移除，并發設置到給定的集合中。int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements); }

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阻塞隊列實現

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隊列有界性鎖數據結構

ArrayBlockingQueue	bounded(有界)	加鎖	arrayList
LinkedBlockingQueue	optionally-bounded	加鎖	linkedList
PriorityBlockingQueue	unbounded	加鎖	heap
DelayQueue	unbounded	加鎖	heap
SynchronousQueue	bounded	加鎖	無
LinkedTransferQueue	unbounded	加鎖	heap
LinkedBlockingDeque	unbounded	無鎖	heap

下面分別簡單介紹一下：

• ArrayBlockingQueue：是一個用數組實現的有界阻塞隊列，此隊列按照先進先出（FIFO）的原則對元素進行排序。支持公平鎖和非公平鎖。【注：每一個線程在獲取鎖的時候可能都會排隊等待，如果在等待時間上，先獲取鎖的線程的請求一定先被滿足，那么這個鎖就是公平的。反之，這個鎖就是不公平的。公平的獲取鎖，也就是當前等待時間最長的線程先獲取鎖】。參考：ArrayBlockingQueue源碼

• LinkedBlockingQueue：一個由鏈表結構組成的有界隊列，此隊列的長度為Integer.MAX_VALUE。此隊列按照先進先出的順序進行排序。參考：LinkedBlockingQueue源碼
• PriorityBlockingQueue： 一個支持線程優先級排序的無界隊列，默認自然序進行排序，也可以自定義實現compareTo()方法來指定元素排序規則，不能保證同優先級元素的順序。參考：PriorityBlockingQueue源碼
• DelayQueue： 一個實現PriorityBlockingQueue實現延遲獲取的無界隊列，在創建元素時，可以指定多久才能從隊列中獲取當前元素。只有延時期滿后才能從隊列中獲取元素。（DelayQueue可以運用在以下應用場景：1.緩存系統的設計：可以用DelayQueue保存緩存元素的有效期，使用一個線程循環查詢DelayQueue，一旦能從DelayQueue中獲取元素時，表示緩存有效期到了。2.定時任務調度。使用DelayQueue保存當天將會執行的任務和執行時間，一旦從DelayQueue中獲取到任務就開始執行，從比如TimerQueue就是使用DelayQueue實現的。）。參考：DelayQueue源碼
• SynchronousQueue： 一個不存儲元素的阻塞隊列，每一個put操作必須等待take操作，否則不能添加元素。支持公平鎖和非公平鎖。SynchronousQueue的一個使用場景是在線程池里。Executors.newCachedThreadPool()就使用了SynchronousQueue，這個線程池根據需要（新任務到來時）創建新的線程，如果有空閑線程則會重復使用，線程空閑了60秒后會被回收。參考：SynchronousQueue解析
• LinkedTransferQueue： 一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列，相當于其它隊列，LinkedTransferQueue隊列多了transfer和tryTransfer方法。

• LinkedBlockingDeque： 一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。隊列頭部和尾部都可以添加和移除元素，多線程并發時，可以將鎖的競爭最多降到一半。參考：LinkedBlockingDeque源碼

方法實現

繼承自AbstractQueue的方法

public boolean add(E e) {if (offer(e))return true;elsethrow new IllegalStateException("Queue full");}public E remove() {E x = poll();if (x != null)return x;elsethrow new NoSuchElementException();}public E element() {E x = peek();if (x != null)return x;elsethrow new NoSuchElementException();}public void clear() {while (poll() != null);}public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {if (c == null)throw new NullPointerException();if (c == this)throw new IllegalArgumentException();boolean modified = false;for (E e : c)if (add(e))modified = true;return modified;}

示例

DelayQueue

java中DelayQueue的一個使用陷阱分析

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java并发包--阻塞队列（BlockingQueue）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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