Java中 BlockingQueue（阻塞队列）的使用

引言

Queue接口与List、Set同一级别，都是继承了Collection接口。LinkedList实现了Queue接 口。Queue接口窄化了对LinkedList的方法的访问权限（即在方法中的参数类型如果是Queue时，就完全只能访问Queue接口所定义的方法 了，而不能直接访问 LinkedList的非Queue的方法），以使得只有恰当的方法才可以使用。BlockingQueue 继承了Queue接口。LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、DelayQueue实现了BlockingQueue 接口。

队列是一种数据结构，它有两个基本操作：在队列尾部加人一个元素，和从队列头部移除一个元素就是说，队列以一种先进先出的方式管理数据，如果你试图向一个已经满了的阻塞队列中添加一个元素或者是从一个空的阻塞队列中移除一个元素，将导致线程阻塞。在多线程进行合作时，阻塞队列是很有用的工具。工作者线程可以定期地把中间结果存到阻塞队列中而其他工作者线程把中间结果取出并在将来修改它们。队列会自动平衡负载。如果第一个线程集运行得比第二个慢，则第二个线程集在等待结果时就会阻塞。如果第一个线程集运行得快，那么它将等待第二个线程集赶上来。下表显示了 jdk1.5 中阻塞队列的操作：

方法名 说明 注意 add 增加一个元索 如果队列已满，则抛出一个IIIegaISlabEepeplian异常 remove 移除并返回队列头部的元素 如果队列为空，则抛出一个NoSuchElementException异常 element 返回队列头部的元素 如果队列为空，则抛出一个NoSuchElementException异常 offer 添加一个元素并返回true 如果队列已满，则返回false poll 移除并返问队列头部的元素 如果队列为空，则返回null peek 返回队列头部的元素 如果队列为空，则返回null put 添加一个元素 如果队列满，则阻塞 take 移除并返回队列头部的元素 如果队列为空，则阻塞

注：remove、element、offer 、poll、peek 其实是属于Queue接口。

阻塞队列的操作可以根据它们的响应方式分为以下三类：aad、removee和element操作在你试图为一个已满的队列增加元素或从空队列取得元素时抛出异常。当然，在多线程程序中，队列在任何时间都可能变成满的或空的，所以你可能想使用offer、poll、peek方法。这些方法在无法完成任务时 只是给出一个出错示而不会抛出异常。

注意：poll和peek方法出错进返回null。因此，向队列中插入null值是不合法的。

还有带超时的offer和poll方法变种，例如，下面的调用：
boolean success = q.offer(x,100,TimeUnit.MILLISECONDS);
尝试在100毫秒内向队列尾部插入一个元素。如果成功，立即返回true；否则，当到达超时进，返回false。同样地，调用：
Object head = q.poll(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
如果在100毫秒内成功地移除了队列头元素，则立即返回头元素；否则在到达超时时，返回null。

最后，我们有阻塞操作put和take。put方法在队列满时阻塞，take方法在队列空时阻塞。

正文

java.ulil.concurrent包提供了阻塞队列的4个实现类：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、DelayQueue

LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue的容量在不指定的情况下为 Integer.MAX_VALUE，但是也可以指定其最大容量，其中主要用到 put 和 take 方法，它是基于链表的队列，此队列按 FIFO （先进先出）排序元素，是线程安全的。

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue在构造时需要指定容量，并可以选择是否需要公平性，如果公平参数被设置为 true，等待时间最长的线程会优先得到处理（其实就是通过将 ReentrantLock 设置为 true 来达到这种公平性：即等待时间最长的线程会先操作）。通常，公平性会使你在性能上付出代价，只有在的确非常需要的时候再使用它。它是基于数组的阻塞循环队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。

PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue是一个带优先级的 队列，而不是先进先出队列。元素按优先级顺序被移除，该队列也没有上限（看了一下源码，PriorityBlockingQueue是对 PriorityQueue的再次包装，是基于堆数据结构的，而PriorityQueue是没有容量限制的，与ArrayList一样，所以在优先阻塞 队列上put时是不会受阻的。虽然此队列逻辑上是无界的，但是由于资源被耗尽，所以试图执行添加操作可能会导致 OutOfMemoryError），但是如果队列为空，那么取元素的操作take就会阻塞，所以它的检索操作take是受阻的。另外，往入该队列中的元 素要具有比较能力。

DelayQueue

DelayQueue（基于PriorityQueue来实现的）是一个存放Delayed 元素的无界阻塞队列，只有在延迟期满时才能从中提取元素。该队列的头部是延迟期满后保存时间最长的 Delayed 元素。如果延迟都还没有期满，则队列没有头部，并且poll将返回null。当一个元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一个小于或等于零的值时，则出现期满，poll就以移除这个元素了。此队列不允许使用 null 元素。