java中Queue和BlockingQueue的区别

本文介绍Java中BlockingQueue接口的基本概念及用途,并通过一个生产者-消费者模式的实例演示其线程安全特性与工作流程。

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内容主要来自jdk的api,大家可参考jdkapi
1.BlockingQueue:支持两个附加操作的 Queue,这两个操作是:检索元素时等待队列变为非空,以及存储元素时等待空间变得可用。
2.BlockingQueue 不接受 null 元素。
3.BlockingQueue 可以是限定容量的。
4.BlockingQueue 实现是线程安全的。Queue不是线程安全的。因此可以将Blockingqueue用于用于生产者-使用者队列。

根据Api修改的一个例子,大家可以修改自己体验BlockingQueue的使用

 

package test;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

/**
* 生产者
* @author wasw100
*/
class Producer implements Runnable {
private final BlockingQueue queue;

Producer(BlockingQueue q) {
queue = q;
}

public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
queue.put(produce());
System.out.println("生产后:"+queue.peek());
}
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}

Character produce() {
char c = (char) (Math.random() * 26 + 'A');
System.out.println("生产前:" + c);
return c;
}
}

/**
* 消费者
* @author wasw100
*/
class Consumer implements Runnable {
private final BlockingQueue queue;

Consumer(BlockingQueue q) {
queue = q;
}

public void run() {
try {
while (true) {
consume(queue.take());
//Thread.sleep(100);
}
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}

void consume(Character c) {
System.out.println("消费:" + c);
}
}

/**
* 一个生产者、两个消费者
*
* @author wasw100
*/
class Setup {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue q = new ArrayBlockingQueue(1);
Producer p = new Producer(q);
Consumer c1 = new Consumer(q);
Consumer c2 = new Consumer(q);
new Thread(p).start();
new Thread(c1).start();
new Thread(c2).start();
}
}

<think>好的,我现在要回答用户关于Java中StackQueue线程安全实现方式的问题。首先,我需要回顾一下用户提供的引用内容,看看有哪些相关信息可以利用。 用户引用了几个关于Java StackQueue的内容。根据引用[2],提到Stack底层是数组实现的,并且是线程安全的。而引用[3]提到BlockingQueue是线程安全的实现,比如ArrayBlockingQueue。引用[4]讨论了Queue接口的常见方法,但没有直接提到线程安全,不过可能实现类如LinkedBlockingQueue是线程安全的。引用[5]则比较了StackQueue的特性,但可能不涉及线程安全。 首先,我需要确认Java标准库中的Stack类是否确实是线程安全的。根据引用[2],Stack是线程安全的,因为它的方法都是同步的。不过我记得Java文档中提到过Stack由于性能问题,通常不推荐使用,而更建议使用Deque实现栈,比如ArrayDeque,但ArrayDeque不是线程安全的。所以这里可能需要指出Stack的线程安全性以及其存在的问题。 接下来关于Queue接口的实现类。根据引用[3][4],BlockingQueue的实现如ArrayBlockingQueueLinkedBlockingQueue是线程安全的,它们使用锁机制来保证并发操作的安全性。而非阻塞的队列实现如LinkedList则不是线程安全的,需要使用外部同步或者并发容器。 用户可能想知道如何实现线程安全的StackQueue。对于Stack,虽然原生的Stack是线程安全的,但推荐使用Deque,而Deque的实现如ArrayDeque不是线程安全的,所以需要其他方式,比如用Collections.synchronizedCollection包装,或者使用并发容器。 对于Queue,线程安全的实现类包括BlockingQueue的实现,还有ConcurrentLinkedQueue这样的非阻塞线程安全队列。需要分别解释这些类的特点,比如BlockingQueue使用锁,而ConcurrentLinkedQueue使用CAS操作。 另外,用户可能关心不同实现方式的优缺点,比如性能差异,阻塞非阻塞的区别,以及适用的场景。例如,BlockingQueue适合生产者-消费者模型,而ConcurrentLinkedQueue适用于高并发场景下的非阻塞需求。 需要注意的是,在回答中要正确引用用户提供的引用内容,比如引用[2]说明Stack是线程安全的,引用[3]提到ArrayBlockingQueue的使用,引用[4]介绍Queue的方法,但线程安全的部分需要结合其他引用知识。 可能还需要指出Stack的线程安全是通过在每个方法上添加synchronized关键字实现的,这可能导致性能问题。而Queue的线程安全实现如BlockingQueue使用更高效的锁机制,或者ConcurrentLinkedQueue使用无锁算法。 总结一下,回答的结构应该分为StackQueue两部分,分别讨论它们的线程安全实现方式,包括标准库中的线程安全类、如何通过包装实现线程安全,以及推荐的并发容器。同时,需要引用用户提供的资料中的相关内容,并在适当位置添加引用标识。</think>### Java中StackQueue的线程安全性实现方式 #### 一、Stack的线程安全性 1. **原生`Stack`类** Java的`java.util.Stack`类通过**方法级同步**实现线程安全,所有操作(如`push`、`pop`)均使用`synchronized`关键字修饰。例如: ```java public synchronized E push(E item) { ... } public synchronized E pop() { ... } ``` 这种同步机制保证了多线程环境下的安全性,但可能因锁竞争导致性能问题[^2]。 2. **替代方案** 由于`Stack`的性能问题,官方推荐使用`Deque`接口的实现类(如`ArrayDeque`)代替栈。但`ArrayDeque`**非线程安全**,若需线程安全,可通过以下方式: - **同步包装**: ```java Deque<Integer> stack = Collections.synchronizedDeque(new ArrayDeque<>()); ``` - **并发容器**: 使用`ConcurrentLinkedDeque`(基于CAS无锁算法)或`LinkedBlockingDeque`(基于锁)。 --- #### 二、Queue的线程安全性 1. **阻塞队列(BlockingQueue)** `BlockingQueue`接口的实现类(如`ArrayBlockingQueue`、`LinkedBlockingQueue`)通过**锁机制**实现线程安全,支持生产者-消费者模型。例如: ```java BlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1024); queue.put(1); // 阻塞直到空间可用 int value = queue.take(); // 阻塞直到元素存在[^3][^4] ``` 2. **非阻塞队列** - **`ConcurrentLinkedQueue`**: 基于CAS(Compare-And-Swap)无锁算法实现,适用于高并发场景,但需自行处理空队列的等待逻辑。 - **普通队列的同步包装**: ```java Queue<Integer> queue = Collections.synchronizedList(new LinkedList<>()); ``` --- #### 三、实现方式对比 | 容器类型 | 实现方式 | 特点 | 适用场景 | |-------------------|---------------|------------------------------------|-----------------------------| | `Stack` | 方法级同步 | 线程安全但性能低 | 不推荐使用 | | `ArrayBlockingQueue` | 锁机制 | 阻塞操作,容量固定 | 生产者-消费者模型 | | `ConcurrentLinkedQueue` | CAS无锁 | 非阻塞,高吞吐量 | 高并发非阻塞需求 | | `LinkedBlockingDeque` | 锁机制 | 双端阻塞队列,容量可选 | 多线程任务调度 | --- #### 四、最佳实践 1. **优先使用并发容器**: - 需要阻塞操作时选择`BlockingQueue`(如`LinkedBlockingQueue`)[^4]。 - 需要非阻塞操作时选择`ConcurrentLinkedQueue`。 2. **避免直接使用`Stack`**: 推荐用`Deque`替代,并通过同步包装或并发容器实现线程安全[^2]。 ---
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