Java阻塞队列之BlockingQueue

阻塞队列BlockingQueue

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素。

jdk提供的有7个阻塞队列：

• ArrayBlockingQueue ：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
• LinkedBlockingQueue ：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
• PriorityBlockingQueue ：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
• DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
• SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。
• LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
• LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

ArrayBlockingQueue是一个用数组实现的有界阻塞队列。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，所谓公平访问队列是指阻塞的所有生产者线程或消费者线程，当队列可用时，可以按照阻塞的先后顺序访问队列，即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，可以先从队列里获取元素。

LinkedBlockingQueue是一个用链表实现的有界阻塞队列。此队列的默认和最大长度为Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的原则对元素进行排序。

PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界队列。默认情况下元素采取自然顺序排列，也可以通过比较器comparator来指定元素的排序规则。元素按照升序排列。

DelayQueue是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列。队列使用PriorityQueue来实现。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。只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。

SynchronousQueue是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。SynchronousQueue可以看成是一个传球手，负责把生产者线程处理的数据直接传递给消费者线程。队列本身并不存储任何元素，非常适合于传递性场景,比如在一个线程中使用的数据，传递给另外一个线程使用，SynchronousQueue的吞吐量高于LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。

LinkedTransferQueue是一个由链表结构组成的无界阻塞TransferQueue队列。相对于其他阻塞队列，LinkedTransferQueue多了tryTransfer和transfer方法。

实现原理：

当线程试图向BlockingQueue放入元素时，如果队列已满，则线程被阻塞，当线程试图从中取出一个元素时，如果队列为空，则该线程会被阻塞，

查阅jdk源码：

/**     * Inserts the specified element at the tail of this queue, waiting     * for space to become available if the queue is full.     *     * @throws InterruptedException {@inheritDoc}     * @throws NullPointerException {@inheritDoc}     */     /**     插入元素到队列的队尾，如果队列满了则等到有空间才进行插入     */    public void put(E e) throws InterruptedException {        checkNotNull(e);        final ReentrantLock lock = this.lock;        lock.lockInterruptibly();        try {            while (count == items.length)                notFull.await();            insert(e);        } finally {            lock.unlock();        }    }

/**如果队列不存在元素，则线程阻塞直到有元素才能进行take操作*/ public E take() throws InterruptedException {        final ReentrantLock lock = this.lock;        lock.lockInterruptibly();        try {            while (count == 0)                notEmpty.await();            return extract();        } finally {            lock.unlock();        }    }    ```    以下为典型的生产者消费者模式的应用：```Javapublic class BlockingQueue_Test {//设定食物容量为5，超过5就必须由消费者进行消费private BlockingQueue<Object> food_capacity = new ArrayBlockingQueue<>(5);public void produce_food (Object food) {try {food_capacity.put(food);System.out.println("生产食物");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}public void consume_food (Object food) {try {food_capacity.take();System.out.println("消费食物");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}/* * 生产线程 */static class producer extends Thread {private BlockingQueue_Test blo;Object food = new Object();public producer(BlockingQueue_Test blo) {this.blo=blo;}@Overridepublic void run() {blo.produce_food(food);}}/* * 消费者线程 */static class consume extends Thread {private BlockingQueue_Test blo;Object food = new Object();public consume(BlockingQueue_Test blo) {this.blo=blo;}@Overridepublic void run() {blo.consume_food(food);}}public static void main(String[] args) {BlockingQueue_Test blockingQueue_Test = new BlockingQueue_Test();for(int i=0;i<10;i++) {new Thread(new producer(blockingQueue_Test)).start();}for(int j=0;j<10;j++) {new Thread(new consume(blockingQueue_Test)).start();}}}

输出：

生产食物生产食物生产食物生产食物生产食物生产食物消费食物消费食物生产食物消费食物消费食物消费食物消费食物消费食物生产食物生产食物生产食物消费食物消费食物消费食物