JUC并发编程快速入门篇（八）—— 阻塞队列

阻塞队列

BlockingQueue阻塞队列

阻塞队列，顾名思义，首先它是一个队列, 通过一个共享的队列，可以使得数据由队列的一端输入，从另外一端输出;

• 当队列是空的，从队列中获取元素的操作将会被阻塞
• 当队列是满的，从队列中添加元素的操作将会被阻塞
• 试图从空的队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他线程往空的队列插入新的元素
• 试图向已满的队列中添加新元素的线程将会被阻塞，直到其他线程从队列中移除一个或多个元素或者完全清空，使队列变得空闲起来并后续新增

常用的队列主要有以下两种：

• 先进先出（FIFO）：先插入的队列的元素也最先出队列，类似于排队的功能。从某种程度上来说这种队列也体现了一种公平性
• 后进先出（LIFO）：后插入队列的元素最先出队列，这种队列优先处理最近发生的事件(栈)

ArrayBlockingQueue(常用)

由数组结构组成的有界阻塞队列

BlockingQueue 核心方法

案例

public class BlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建一个长度为3的阻塞队列
        BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
//        LinkedBlockingDeque<String> blockingDeque = new LinkedBlockingDeque<>(3);

        //添加第一组队列
        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        System.out.println(blockingQueue.element());
        //System.out.println(blockingQueue.add("d"));//队列大小为3，添加第4个元素抛出异常

        System.out.println(blockingQueue.remove());//a
        System.out.println(blockingQueue.remove());//b
        System.out.println(blockingQueue.remove());//c
//        System.out.println(blockingQueue.remove());//异常

        //添加第二组队列
        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
//        System.out.println(blockingQueue.offer("d"));//队列大小为3，添加第4个元素抛出异常

        System.out.println(blockingQueue.poll());//a
        System.out.println(blockingQueue.poll());//b
        System.out.println(blockingQueue.poll());//c
//        System.out.println(blockingQueue.poll());//异常

        //第三组
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
//        blockingQueue.put("d");//不会抛出异常，自动处于线程等待阻塞状态

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
//        System.out.println(blockingQueue.take());//不会抛出异常，当线程中没有队列的时候，无法取队列，所以处于阻塞状态

        //第四组
        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
        //设置阻塞时间，3L为时间长度，TimeUnit.SECONDS为时间单位。3S内未能进队列，则自动结束
        System.out.println(blockingQueue.offer("d",3L, TimeUnit.SECONDS));
    }
}

LinkedBlockingQueue(常用)

ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 是两个最普通也是最常用的阻塞队列，一般情况下，在处理多线程间的生产者消费者问题，使用这两个类足以。

由链表结构组成的有界（但大小默认值为integer.MAX_VALUE）阻塞队列

public class BlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建一个长度为3的阻塞队列
        BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
//        LinkedBlockingDeque<String> blockingDeque = new LinkedBlockingDeque<>(3);

        //添加第一组队列
        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        System.out.println(blockingQueue.element());
        //System.out.println(blockingQueue.add("d"));//队列大小为3，添加第4个元素抛出异常

        System.out.println(blockingQueue.remove());//a
        System.out.println(blockingQueue.remove());//b
        System.out.println(blockingQueue.remove());//c
//        System.out.println(blockingQueue.remove());//异常

        //添加第二组队列
        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
//        System.out.println(blockingQueue.offer("d"));//队列大小为3，添加第4个元素抛出异常

        System.out.println(blockingQueue.poll());//a
        System.out.println(blockingQueue.poll());//b
        System.out.println(blockingQueue.poll());//c
//        System.out.println(blockingQueue.poll());//异常

        //第三组
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
//        blockingQueue.put("d");//不会抛出异常，自动处于线程等待阻塞状态

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
//        System.out.println(blockingQueue.take());//不会抛出异常，当线程中没有队列的时候，无法取队列，所以处于阻塞状态

        //第四组
        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
        //设置阻塞时间，3L为时间长度，TimeUnit.SECONDS为时间单位。3S内未能进队列，则自动结束
        System.out.println(blockingQueue.offer("d",3L, TimeUnit.SECONDS));
    }
}

总结

1.在多线程领域：所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤起

2.为什么需要 BlockingQueue? 在 concurrent 包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。使用后我们不需要关心什么时候需要阻塞线程，什么时候需要唤醒线程，因为这一切 BlockingQueue 都给你一手包办了