前言

本節就一起探討一下什么是阻塞隊列，一起來看下吧！

什么是阻塞隊列

我們先說一下為什么要引入阻塞隊列。我們知道服務器的資源是有限的，就拿典型的生產者和消費者模型來講。

消費者如果沒有東西可以消費了，但是它還是在一直執行，這無疑是在浪費系統資源，所以我們需要阻塞消費者，換過來同理。

生產者沒有東西可生產了或者說沒有地方存儲它生產的東西，這時候我們就需要阻塞生產者。

然而，在開發中，這種模型往往運行在多線程環境中，需要對資源共享從而達到更高的性能，但這樣也會造成線程安全問題，比如死鎖、重復消費 所以阻塞隊列就是幫我們解決這些問題的。

BlockingQueue

下面我們就一起看一下Java中給我們提供了哪些好用的工具，先給大家介紹一下BlockingQueue, 本節我們主要講它的用法。

BlockingQueue是Java util.concurrent包下的類，BlockingQueue提供了「線程安全的隊列訪問方式」，并發包下很多高級同步類的實現都是基于BlockingQueue實現的。

BlockingQueue一般用于生產者-消費者模式，生產者是往隊列里添加元素的線程，消費者是從隊列里拿元素的線程。「BlockingQueue就是存放元素的容器」。

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {....}

它本身是一個接口，我們看下它常用的實現類。

ArrayBlockingQueue

一個用數組實現的有界阻塞隊列，此隊列按照先進先出（FIFO）的原則對元素進行排序, 支持公平鎖和非公平鎖。

• add() 添加元素。

// 初始化 容量為3
BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(queue.add("1"));
System.out.println(queue.add("2"));
System.out.println(queue.add("3"));
System.out.println(queue.add("4"));

我們發現添加到4的時候，報錯了Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: Queue full。

• remove() 移除元素,如果為空，會返回異常。

// 初始化 容量為3
BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(queue.add("1"));
System.out.println(queue.add("2"));
System.out.println(queue.add("3"));
// System.out.println(queue.add("4"));
System.out.println(queue.remove());
System.out.println(queue);

打印:

true
true
true
1
[2, 3]

從結果來看，符合FIFO規則,如果我想移除指定元素怎么辦呢?很簡單,使用remove("3")。

• offer() 和add方法類似，但是它不會報錯，它會返回false， offer(e,time,unit)支持超時。

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(queue.offer("1"));
System.out.println(queue.offer("2"));
System.out.println(queue.offer("3"));
System.out.println(queue.offer("4"));

true
true
true
false

• poll() 與remove相似，但它不會返回異常而是返回null, poll(time,unit)。

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(queue.poll());

null

• take() 與 poll類似, 但它會造成線程阻塞。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    System.out.println(queue.take());
}

運行后，我們發現程序被阻塞了。

• put() 添加元素，當容器滿的時候,會造成線程阻塞。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1);
        queue.put("1");
        queue.put("2");
    }

運行后發現，執行到2的時候被阻塞了。

以上是它的常用方法，其它的實現類就不一一給大家演示了，方法差不多，都是基于BlockingQueue接口,可以自己試著運行一下看看。

LinkedBlockingQueue

一個由鏈表結構組成的有界隊列，此隊列的長度為Integer.MAX_VALUE。

SynchronousQueue

是一個不存儲元素的阻塞隊列，每一個put操作必須等待take操作，否則不能添加元素。支持公平鎖和非公平鎖。SynchronousQueue的一個使用場景是在線程池里。Executors.newCachedThreadPool()就使用了SynchronousQueue，這個上節我們講線程復用的時候遇到過。

LinkedTransferQueue

是一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列，相當于其它隊列，LinkedTransferQueue隊列多了transfer和tryTransfer方法。

PriorityBlockingQueue

是一個支持線程優先級排序的無界隊列，默認自然序進行排序，也可以自定義實現compareTo()方法來指定元素排序規則，不能保證同優先級元素的順序。

DelayQueue

一個實現PriorityBlockingQueue實現延遲獲取的無界隊列，在創建元素時，可以指定多久才能從隊列中獲取當前元素。只有延時期滿后才能從隊列中獲取元素，在緩存設計和定時任務調度中經常會遇到。

結束語

本節主要給大家介紹了常用的阻塞隊列以及它的基本使用。