并发基础_12_并发_容器_阻塞队列

阻塞队列接口

阻塞队列BlockingQueue接口是一个支持两个附加操作的队列。

这两个附加操作支持阻塞的插入和阻塞的移除方法。

a. 支持阻塞的插入方法：当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列有空余位置。

b. 支持阻塞的移除方法：队列为空时，获取元素的线程会等待队列中有元素。

阻塞队列常用于生产者与消费者的场景，生产者是向队列里添加元素的线程，消费者是从队列里取元素的线程。

(JDK API)

BlockingQueue 方法以四种形式出现，对于不能立即满足但可能在将来某一时刻可以满足的操作，这四种形式的处理方式不同：

第一种是抛出一个异常，

第二种是返回一个特殊值（null 或 false，具体取决于操作），

第三种是在操作可以成功前，无限期地阻塞当前线程，

第四种是在放弃前只在给定的最大时间限制内阻塞

BlockingQueue不支持null元素。

BlockingQueue可以限定容量。

Java中的阻塞队列

(JDK7)

ArrayBlockingQueue

由数组结构组成的有界阻塞队列

此队列按照FIFO原则对元素进行排序，默认情况下不保证线程公平的访问队列

LinkedBlockingQueue

由链表结构组成的有界阻塞队列

此队列默认和最大长度为Integter.MAX_VALUE，按照FIFO原则对元素进行排序

PriorityBlockingQueue

支持优先级排序的无界阻塞队列

此队列支持优先级的无界阻塞队列，默认情况下采用自然顺序升序排序

DelayQueue

使用优先级队列实现的无界队列

此队列支持延时获取元素的无界阻塞队列，队列元素必须实现Delayed接口。

在创建元素时，可以指定多久才能从队列中获取当前元素，只有在延迟期满时，才能从队列中获取元素。

SynchronusQueue

不存储元素的阻塞队列

此队列不存储元素的阻塞队列，每一个put操作必须等待一个take操作，否则不能继续添加元素。

LinkedTransferQueue

由链表结构组成的无界阻塞队列

LinkedBlockingDeque

由链表结构组成的双向阻塞队列
双向队列指的是可以从队列两端插入和移除元素。

阻塞队列Demo就下面一个栗子，阻塞队列另一个使用场景是线程池中的使用。

LinkedBlockingQueue的Demo

LinkedBlockingQueue的实现是线程安全的，实现了FIFO(先进先出)等特性，是作为生产者、消费者的首选。

主要方法：

put：在队列满时会阻塞，直到有队列成员被消费

take：在队列空时阻塞，直到有队列成员进来。

/*** 装苹果的篮子* * @author CYX* @time 2017年7月31日上午8:52:25*/public class Basket {// 篮子，能够容纳3个苹果BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<>(3);/** * 生产苹果，放入篮子 *  * @throws Exception */public void produce() throws Exception {basket.put("An apple");}/** * 消费苹果，从篮子中拿走 *  * @return * @throws Exception */public String consume() throws Exception {return basket.take();}}/*** 苹果生产者* * @author CYX* @time 2017年7月31日上午9:08:42*/public class Producer implements Runnable {private String instance;private Basket basket;public Producer(String instance, Basket basket) {this.instance = instance;this.basket = basket;}@Overridepublic void run() {try {while (true) {// 生产苹果System.out.println("生产者准备生产苹果：" + instance);basket.produce();System.out.println("生产者生产苹果完毕：" + instance);Thread.sleep(300);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}/*** 苹果消费者* * @author CYX* @time 2017年7月31日上午9:24:05*/public class Consumer implements Runnable {private String instance;private Basket basket;public Consumer(String instance, Basket basket) {this.instance = instance;this.basket = basket;}@Overridepublic void run() {try {while (true) {// 消费苹果System.out.println("消费者准备消费苹果：" + instance);System.out.println(basket.consume());System.out.println("消费者消费苹果完毕：" + instance);// 休眠1000msThread.sleep(1000);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}/*** 多线程模拟实现生产者/消费者模型* * @author CYX* @time 2017年7月31日上午8:48:43*/public class BlockingQueueTest {public static void main(String[] args) {Basket basket = new Basket();ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();Producer producer = new Producer("生产者01", basket);Producer producer2 = new Producer("生产者02", basket);Consumer consumer = new Consumer("消费者01", basket);service.submit(producer);service.submit(producer2);service.submit(consumer);}}输出结果：生产者准备生产苹果：生产者01生产者生产苹果完毕：生产者01消费者准备消费苹果：消费者01An apple消费者消费苹果完毕：消费者01生产者准备生产苹果：生产者02生产者生产苹果完毕：生产者02生产者准备生产苹果：生产者01生产者生产苹果完毕：生产者01生产者准备生产苹果：生产者02生产者生产苹果完毕：生产者02生产者准备生产苹果：生产者01生产者准备生产苹果：生产者02消费者准备消费苹果：消费者01An apple消费者消费苹果完毕：消费者01生产者生产苹果完毕：生产者01生产者准备生产苹果：生产者01消费者准备消费苹果：消费者01An apple消费者消费苹果完毕：消费者01生产者生产苹果完毕：生产者02生产者准备生产苹果：生产者02消费者准备消费苹果：消费者01An apple消费者消费苹果完毕：消费者01生产者生产苹果完毕：生产者01生产者准备生产苹果：生产者01