阻塞队列

生产者消费者的实际使用

　　大家都有使用过分布式消息队列，比如 ActiveMQ、 kafka、RabbitMQ 等等，消息队列的是有可以使得程序之 间实现解耦，提升程序响应的效率。 如果我们把多线程环境比作是分布式的话，那么线程与线 程之间是不是也可以使用这种消息队列的方式进行数据通 信和解耦呢？

阻塞队列的使用案例

注册成功后增加积分

　　 假如我们模拟一个场景，就是用户注册的时候，在注册成 功以后发放积分。这个场景在一般来说，我们会这么去实现

 

但是实际上，我们需要考虑两个问题：

1. 性能，在注册这个环节里面，假如添加用户需要花费 1 秒 钟，增加积分需要花费 1 秒钟，那么整个注册结果的返 回就可能需要大于 2 秒，虽然影响不是很大，但是在量 比较大的时候，我们也需要做一些优化。

2. 耦合，添加用户和增加积分，可以认为是两个领域，也 就是说，增加积分并不是注册必须要具备的功能，但是 一旦增加积分这个逻辑出现异常，就会导致注册失败。 这种耦合在程序设计的时候是一定要规避的 因此我们可以通过异步的方式来实现。

 

 改造之前的代码逻辑

public class UserService {
    public boolean register(){
        User user=new User();
        user.setName("Mic");
        addUser(user);
        sendPoints(user);
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) {
        new UserService().register();
    }
    private void addUser(User user){
        System.out.println("添加用户："+user);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    private void sendPoints(User user){
        System.out.println(" 发 送 积 分 给 指 定 用
                户:"+user);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

改造之后的逻辑

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class UserService {
    private final ExecutorService single =  Executors.newSingleThreadExecutor();
    private volatile boolean isRunning = true;
    ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(10);

    {
        init();
    }



    public void init() {
        single.execute(() -> {
            while (isRunning) {
                try {
                    User user = (User) arrayBlockingQueue.take();//阻塞的方式获取队列中的数据
                    sendPoints(user);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

    public boolean register() {
        User user = new User();
        user.setName("Mic");
        addUser(user);
        arrayBlockingQueue.add(user);//添加到异步 队列
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        new UserService().register();
    }

    private void addUser(User user) {
        System.out.println("添加用户：" + user);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void sendPoints(User user) {
        System.out.println(" 发 送 积 分 给 指 定 用 户:"+user);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

优化以后，整个流程就变成了这样

 

在这个案例中，我们使用了 ArrayBlockingQueue 基于数 组的阻塞队列，来优化代码的执行逻辑。

 阻塞队列的应用场景

　　阻塞队列这块的应用场景，比较多的仍然是对于生产者消 费者场景的应用，但是由于分布式架构的普及，是的大家 更多的关注在分布式消息队列上。所以其实如果把阻塞队 列比作成分布式消息队列的话，那么所谓的生产者和消费 者其实就是基于阻塞队列的解耦。 另外，阻塞队列是一个 fifo 的队列，所以对于希望在线程 级别需要实现对目标服务的顺序访问的场景中，也可以使用。

J.U.C 中的阻塞队列

　　J.U.C 提供的阻塞队列 在 Java8 中，提供了 7 个阻塞队列：

ArrayBlockingQueue  　　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。

LinkedBlockingQueue　　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 　  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 升序排列。也可以自定义类实现 compareTo()方法来指定元素 排序规则，或者初始化PriorityBlockingQueue 时，指定构造 参数 Comparator 来对元素进行排序。

DelayQueue 　　　　　     优先级队列实现的无界阻塞队列

SynchronousQueue          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 　   链表实现的无界阻塞队列

LinkedBlockingDeque       链表实现的双向阻塞队列

阻塞队列的操作方法

在阻塞队列中，提供了四种处理方式

1. 插入操作

add(e) ：添加元素到队列中，如果队列满了，继续插入 元素会报错，IllegalStateException。

offer(e) : 添加元素到队列，同时会返回元素是否插入 成功的状态，如果成功则返回 true

put(e) ：当阻塞队列满了以后，生产者继续通过 put 添加元素，队列会一直阻塞生产者线程，知道队列可用

offer(e,time,unit) ：当阻塞队列满了以后继续添加元素， 生产者线程会被阻塞指定时间，如果超时，则线程直接 退出

2. 移除操作

remove()：当队列为空时，调用 remove 会返回 false， 如果元素移除成功，则返回 true

poll(): 当队列中存在元素，则从队列中取出一个元素， 如果队列为空，则直接返回 null

take()：基于阻塞的方式获取队列中的元素，如果队列为 空，则 take 方法会一直阻塞，直到队列中有新的数据可 以消费

poll(time,unit)：带超时机制的获取数据，如果队列为空， 则会等待指定的时间再去获取元素返回