Java阻塞队列的原理和使用, 自己写一个阻塞队列

阻塞队列

阻塞队列是一种特殊的队列，它与普通队列一样遵循“先进先出”的原则。

阻塞队列是一种线程安全的数据结构，其作用：

1. 当队列满时，入队列操作会被阻塞，除非有元素出队列
2. 当队列为空时，出队列操作会被阻塞，除非有元素入队列

阻塞队列主要的应用场景实在“生产者消费者模型”中

生产者消费者模型

生产者消费者模型就是通过一个容器来解决生产者和消费者之间的耦合问题，通过阻塞队列，生产者和消费不再需要直接进行通信，而是借由阻塞队列完成信息传递。当生产者生产出数据时不必等待消费者相应，直接扔给阻塞队列即可，同时消费者需要获取数据时直接通过阻塞队列获取。

优势：

1. 生产者消费者模型减少了生产者方和消费者方的耦合性，即生产者不需要关心消费者的情况，消费者也不用关心生产者的情况。
2. 阻塞队列在其中充当了缓冲，当短时间内生产者产生大量的数据时，数据可以在阻塞队列中暂时存储，避免了消费者因为来不及相应导致消费者集体宕机的情况。

标准库中的阻塞队列

java标准库中已经为我们实现了阻塞队列的接口BlockingQueue，实现该接口的类有很多，如下：

不同的类对应着不同的实现阻塞队列的容器。

public class BlockingQueueTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<Integer> q = new LinkedBlockingQueue<>();
        q.put(1);//存入值
        q.take();//获取值
    }
}

实现阻塞队列

public class MyBlockingQueue {
    int maxSize = 1000;
    int[] elements = new int[maxSize];
    int usedSize = 0;
    int head = 0;
    int rear = 0;

    void put(int num) throws InterruptedException {
        synchronized (this){
            while(usedSize == maxSize){//这里之所以需要while而不是if是因为当该线程被notify的同时有可能另一个线程put进了一个元素,两者进行锁竞争,如果刚被notify的线程竞争失败它进来时就又一次没位置了,所以要再一次判断
                this.wait();
            }

            elements[rear++] = num;
            usedSize++;
            if(rear >= maxSize)rear = 0;

            this.notify();
        }
    }

    int take() throws InterruptedException {
        synchronized (this){
            while(usedSize == 0){//原因同上
                this.wait();
            }

            usedSize--;
            int ret = elements[head++];
            if(head >= maxSize)head = 0;
            this.notify();
            return ret;
        }
    }


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyBlockingQueue q = new MyBlockingQueue();
        q.put(1);
        q.put(2);
        System.out.println(q.take());
        System.out.println(q.take());
    }
}