blockingqueue学习总结

定义：

blockingqueue（阻塞队列）支持两种操作，当队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空，当队列已满时，存储元素的线程会等待队列有空闲可用。阻塞队列通常用于消费者/生产者的场景，生产者就是往队列中添加元素的线程，消费者就是从队列中获取元素的线程，blockingqueue就是生产者存放元素的容器，也是消费者获取元素的容器。

七个实现类：

ArrayBlockingQueue：

一个由数组结构组成的有界阻塞队列。

此队列按照先进先出（FIFO）的原则对元素进行排序，默认情况下不保证访问者公平的访问队列，即当队列可用时，按照阻塞的先后顺序访问队列，先阻塞的生产者线程，可以先往队列里插入元素，先阻塞的消费者线程，可以先从队列中获取元素，通常情况下为了保证公平性会降低吞吐量。

DelayQueue：

一个使用优先级队列（PriorityQueue）实现的无界阻塞队列。

支持延时获取，队列中的元素必须实现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。只有在延时期满时才能从队列中提取元素。

应用场景：

缓存系统的设计：可以用DelayQueue保存缓存元素的有效期，使用一个线程循环查询DelayQueue，一旦能从队列中获取元素时候，表示缓存有效期到了。

定时任务调度：使用DelayQueue保存当天将会执行的任务和执行时间。一旦从队列中获取到任务就开始执行，比如TimerQueue就是用DelayQueue实现的。

队列中的Delayed必须实现compareTo来指定元素的顺序。

LinkedBlockingDeque：

一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

可以从队列的两端插入和获取元素，双端队列因为多了一个操作队列的入口，在多线程同时入队时，减少了一半的竞争。相比其他的阻塞队列，LinkedBlockingDeque多了addFirst，addLast，offerFirst，offerLast，peekFirst，peekLast等方法，以First结尾的方法表示插入/获取（peek）/移除双端队列的第一个元素。以Last结尾的方法，表示插入/获取（peek）/移除双端队列的最后一个元素。add方法等同于addLast方法，remove方法等同于removeFirst方法。

在初始化时可以设置容量防止其过渡膨胀。

LinkedBlockingQueue：

一个由链表结构组成的有界阻塞队列。

此队列按照先进先出（FIFO）的原则对元素进行排序，默认和最大长度为Integer.MAX_VALUE。

LinkedTransferQueue：

一个由链表结构组成的无界阻塞队列

相对于其他阻塞队列，LinkedTransferQueue多了tryTransfer和transfer方法。

transfer方法。如果当前又消费者正在等待接受元素（消费者使用take()或poll(timeout)时），transfer方法可以把生产者传入的元素立刻transfer给消费者。如果没有消费者在等待接收元素，transfer方法会将元素存放在队列的tail节点，并等到该元素被消费了才返回。

tryTransfer方法。则是用来试探下生产者传入的元素是否能直接传给消费者。如果没有消费者等待接收元素，则返回false。和transfer方法的区别是，tryTransfer方法无论消费者是否接收，方法立即返回，而transfer方法是必须等到消费者消费了才返回。

tryTransfer(E e, Long timeout, TimeUnit unit)方法，则是试图把生产者传入的元素直接传给消费者，如果没有消费者消费该元素，则等待指定时间后返回，被消费，返回true，没被消费，返回false。

PriorityBlockingQueue：

一个支持优先级排序的无界阻塞队列。

默认情况下元素采取自然顺序排序，也可以通过比较器comparator来指定元素的排序规则，元素按照升序排序。

SynchronousQueue：

一个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，适用于传递性场景，比如在一个线程中使用的数据，传递给另一个线程，SyncchronousQueue吞吐量高于LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue。

四种等待形式：

1.抛异常(Throws Exception)：IllegalStateException("Queue full")/NoSuchElementException

2.返回一个特殊值(Special value)：null/false

3.无限期的锁住当前线程，等待，直到塞入/取出成功(Blocks)

4.超时退出(Times out)：设定等待时间

参考如下表格

 Throws ExceptionSpecial valueBlocksTimes outInsertadd(e)offer(e)put(e)offer(e, time, unit)Removeremove()poll()take()poll(time, unit)Examineelement()peek()not applicablenot applicable

方法概述：

addboolean add(E e)

当队列没满时，插入队列成功，返回true，当队列已满，插入队列失败，抛出IllegalStateException异常。

当使用有界队列时，更倾向于使用offer。

Parameters:

e-插入队列对象

Returns:

true

Throws:

IllegalStateException-当要插入的队列已满时
ClassCastException-插入队列的对象类型与队列泛型转换异常
NullPointerException-插入队列的对象为空
IllegalArgumentException-插入非法对象

 offerboolean offer(E e)

当队列没满时，插入队列成功，返回true，当队列已满，返回false。
当使用有界队列时，如果希望队列已满时抛出异常，更倾向于使用add。

Parameters:

e-插入队列对象

Returns:

true/false

Throws:

ClassCastException-插入队列的对象类型与队列泛型转换异常
NullPointerException-插入队列的对象为空
IllegalArgumentException-插入非法对象

 putvoid put(E e)  throws InterruptedException

当队列已满时，等待，直到队列有空闲。

Parameters:

e-插入队列对象

Throws:

InterruptedException-阻塞过程中发生异常
ClassCastException-插入队列的对象类型与队列泛型转换异常
NullPointerException-插入队列的对象为空
IllegalArgumentException-插入非法对象

 offerboolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException

当队列已满时，在指定时间内等待，直到队列有空闲。

Parameters:

e-插入队列对象
timeout-超时时间
unit-时间单位

Returns:

true/false

Throws:

InterruptedException-阻塞过程中发生异常
ClassCastException-插入队列的对象类型与队列泛型转换异常
NullPointerException-插入队列的对象为空
IllegalArgumentException-插入非法对象

 takeE take() throws InterruptedException

获取并移除队列头部的对象，等待，直到队列中有对象可用。

Returns:

队列顶部的对象

Throws:

InterruptedException-阻塞过程中发生异常

 pollE poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException

获取并移除队列头部的对象，在指定时间内等待，直到队列中有对象可用。

Parameter:

timeout-超时时间
unit-时间单位

Returns:

队列顶部的对象/null（超时）

Throws:

InterruptedException-阻塞过程中发生异常

 remainingCapacityint remainingCapacity()

返回在队列不阻塞的情况下，剩余可添加对象数，如果是无界队列，或者没有设置队列限制，则返回Integer.MAX_VALUE
注意，我们无法根据队列现有的剩余容量情况，确保一个线程能插入成功，因为其他线程也有可能插入或移除对象。

Returns:

剩余容量

 removeboolean remove(Object o)

移除队列中的单个实例，如果该实例存在。通常的，如果队列中存在一个或多个入参中的元素，移除队列中与这个元素相等的元素。如果队列中存在这个元素，则返回true。

Parameter:

o-需要被从队列中移除的对象

Throws:

ClassCastException-插入队列的对象类型与队列泛型转换异常
NullPointerException-插入队列的对象为空

 containsboolean contains(Object o)

如果参数中元素存在于队列中，则返回true。通常的，如果队列中存在一个或多个入参中的元素，则返回true。

Parameter:

o-需要校验是否存在于队列中的对象

Throws:

ClassCastException-插入队列的对象类型与队列泛型转换异常
NullPointerException-插入队列的对象为空

 drainToint drainTo(Collecntion<? super E> c)

从队列中移除所有元素，添加到入参指定的集合中，此操作要比多次从队列中poll操作更高效。当试图向入参指定的集合中添加元素时，会发生失败情况。当关联异常被抛出，表示两个集合和队列可能两者都不会添加，可能添加到其中一个，也可能两者都被添加入该元素。

Parameter:

c-元素要传输的集合

Return:

传输成功的元素个数

Throws:

UnsupportedOperationException-集合不支持添加的元素
ClassCastException-插入队列的对象类型与队列泛型转换异常
NullPointerException-插入队列的对象为空
IllegalArgumentException-插入非法对象

 drainToboolean drainTo(Collection<? extends E> c, int maxElements)

从队列中移除所有元素，添加到入参指定的集合中，此操作要比多次从队列中poll操作更高效。当试图向入参指定的集合中添加元素时，会发生失败情况。当关联异常被抛出，表示两个集合和队列可能两者都不会添加，可能添加到其中一个，也可能两者都被添加入该元素。如果企图将队列转换入自己本身，将抛IllegalArgumentException异常。更进一步的，如果指定集合在操作过程中被改动了，未定义该操作的行为。

Parameters:

c-元素要转换添加的集合

maxElements-传输元素的最大个数

Returns:

被传输的元素个数

Throws:

UnsupportedOperationException-集合不支持添加的元素

ClassCastException-插入队列的对象类型与队列泛型转换异常

NullPointerException-插入队列的对象为空

IllegalArgumentException-插入非法对象

参考资料：

1.https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/BlockingQueue.html

2.http://www.infoq.com/cn/articles/java-blocking-queue

demo文档