本文详细介绍了JDK中并发队列的两种实现：ConcurrentLinkedQueue和BlockingQueue。ConcurrentLinkedQueue适用于高并发场景，通过无锁机制实现高性能；BlockingQueue包括ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等，提供阻塞特性以控制生产者消费者模型。
在并发队列上JDK提供了两套实现，一个是以ConcurrentLinkedQueue为代表的高性能队列，一个是以BlockingQueue接口为代表的阻塞队列，无论哪种都继承自Queue。如下图所示。
首先我们来学ConcurrentLinkedQueue，ConcurrentLinkedQueue：是一个适用于高并发场景下的队列，通过无锁的方式，实现了高并发状态下的高性能，通常ConcurrentLinkedQueue性能好于BlockingQueue。它是一个基于链接节点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循先进先出的原则。头是最先加入的，尾是最近加入的，该队列不允许null元素。
ConcurrentLinkedQueue重要方法：
add()和offer()都是加入元素的方法（在ConcurrentLinkedQueue中，这两个方法没有任何区别，大家可能有疑问，既然两个没有区别为何还要弄两个方法，这是因为这两个方法都继承自父类Queue，在其它场景下是可能不一样的）
poll()和peek()都是取头元素节点，区别在于前者会删除元素，后者不会。
下面我们来看个例子，如下所示。这是最常用的几个方法。
package com.internet.queue;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
public class UseQueue {
public static void main(String[] args) {
//高性能无阻塞无界队列：ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue<String> concurrentLinkedQueue = new ConcurrentLinkedQueue<String>();
concurrentLinkedQueue.offer("a");
concurrentLinkedQueue.add("b");
concurrentLinkedQueue.offer("c");
concurrentLinkedQueue.add("d");
System.out.println(concurrentLinkedQueue.poll());//取出第一个元素并删除
System.out.println(concurrentLinkedQueue.size());//打印队列的大小
System.out.println(concurrentLinkedQueue.peek());//取出第一个元素，不删除
System.out.println(concurrentLinkedQueue.size());//打印队列的大小
System.out.println("--------------------------------------------------------");
for (Iterator iterator = concurrentLinkedQueue.iterator(); iterator.hasNext();) {
String str = (String) iterator.next();
System.out.println(str);
}
}
}a
3
b
3
--------------------------------------------------------
b
c
dpackage com.internet.queue;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
public class UseQueue {
public static void main(String[] args) {
//高性能无阻塞无界队列：ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue<String> concurrentLinkedQueue = new ConcurrentLinkedQueue<String>();
concurrentLinkedQueue.offer("a");
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//不要使用.size()方法，因为那样效率非常低
if(!concurrentLinkedQueue.isEmpty()){
System.out.println("进入线程1");
String str = concurrentLinkedQueue.poll();
System.out.println("线程1取出的元素："+str);
}
}
},"t1");
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//不要使用.size()方法，因为那样效率非常低
if(!concurrentLinkedQueue.isEmpty()){
System.out.println("进入线程2");
String str = concurrentLinkedQueue.poll();
System.out.println("线程2取出的元素："+str);
}
}
},"t2");
Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//不要使用.size()方法，因为那样效率非常低
if(!concurrentLinkedQueue.isEmpty()){
System.out.println("进入线程3");
String str = concurrentLinkedQueue.poll();
System.out.println("线程3取出的元素："+str);
}
}
},"t3");
Thread t4 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//不要使用.size()方法，因为那样效率非常低
if(!concurrentLinkedQueue.isEmpty()){
System.out.println("进入线程4");
String str = concurrentLinkedQueue.poll();
System.out.println("线程4取出的元素："+str);
}
}
},"t4");
Thread t5 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//不要使用.size()方法，因为那样效率非常低
if(!concurrentLinkedQueue.isEmpty()){
System.out.println("进入线程5");
String str = concurrentLinkedQueue.poll();
System.out.println("线程5取出的元素："+str);
}
}
},"t5");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}进入线程1
进入线程4
进入线程3
进入线程2
线程3取出的元素：null
线程2取出的元素：null
线程4取出的元素：null
线程1取出的元素：a第一个：ArrayBlockingQueue
基于数组的阻塞队列实现，在ArrayBlockingQueue内部，维护了一个定长数组，以便缓存队列中的数据对象，其内部没实现读写分离，也就意味着生产和消费不能完全并行，长度是需要定义的，可以指定先进先出或者先进后出，也叫有界队列，在很多场合非常适用。
之所以说ArrayBlockingQueue是有界队列，是因为我们在使用该队列时必须指定队列的容量大小，如下图所示，三种实例化方式都必须有"int capacity"（容量大小）。
ArrayBlockingQueue向队列添加元素有三种方法，分别是put、add、offer。这三个方法虽然都是添加元素，但是作用却不同。首先我们来看下put方法，如下所示，我们给队列设置容量为5，然后故意向容器中添加6个元素，看是什么效果。
package com.internet.queue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
public class UseQueue {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ArrayBlockingQueue<String> array = new ArrayBlockingQueue<>(5);
array.put("a");
array.put("b");
array.put("c");
array.put("d");
array.put("e");
array.put("f");
}
}
下面我们再试试add方法，代码如下所示。
package com.internet.queue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
public class UseQueue {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ArrayBlockingQueue<String> array = new ArrayBlockingQueue<>(5);
array.add("a");
array.add("b");
array.add("c");
array.add("d");
array.add("e");
array.add("f");
}
}
下面我们再看下offer方法，代码如下：
package com.internet.queue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class UseQueue {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ArrayBlockingQueue<String> array = new ArrayBlockingQueue<>(5);
array.offer("a");
array.offer("b");
array.offer("c");
array.offer("d");
array.offer("e");
System.out.println(array.offer("f",3,TimeUnit.SECONDS));
}
}
第二个：LinkedBlockingQueue
举个例子如下：
代码如下，其中q.drainTo(list,3)是一次性把队列中的三个元素都存放到list当中，返回值是成功从队列中取出的元素个数。我们说LinkedBlockingQueue是无界队列是因为我们可以不设置队列的长度，这样队列便是无界的。
package com.internet.queue;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
public class UseQueue {
public static void main(String[] args) {
//改队列可以是无界队列也可以是有界队列，不指定长度便是无界队列，指定长度便是有界队列
LinkedBlockingQueue<String> q = new LinkedBlockingQueue<String>();
q.offer("a");
q.offer("b");
q.offer("c");
q.offer("d");
q.offer("e");
q.offer("f");
List<String> list = new ArrayList<String>();
System.out.println(q.drainTo(list,3));
System.out.println(list.size());
for(String str : list){
System.out.println(str);
}
}
}
3
3
a
b
c但是如果给LinkedBlockingQueue指定长度的话，它就变成了有界队列，比如我们把LinkedBlockingQueue的长度设置为5，超出队列的话，将无法再添加元素，如下图所示。
运行结果如下图所示，q.offer()方法如果返回true表示添加成功，返回false表示添加失败。可见第6个元素并没有成功添加。
第三个：SynchronousQueue
这个队列非常特殊，它不能装任何元素。
package com.internet.queue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
public class UseQueue {
public static void main(String[] args) {
SynchronousQueue<String> q = new SynchronousQueue<>();
System.out.println(q.offer("a"));
}
}
下面看个例子，这个例子，貌似SynchronousQueue可以添加元素，如下所示。但是其实SynchronousQueue依然是没有存储元素的，这里之所以没有报错，是因为我们先启动了一个线程t1要消费SynchronousQueue这个队列中的元素，线程t2要向SynchronousQueue队列添加一个元素，这时候会发生什么呢？这时候，线程t2并不会真的把元素添加到队列中，而是直接将要添加的元素交给线程t1了。也就是说，SynchronousQueue队列还是不会真正存储元素的。
package com.internet.queue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
public class UseQueue {
public static void main(String[] args) {
final SynchronousQueue<String> q = new SynchronousQueue<String>();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(q.take());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
t1.start();
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
q.add("ffasss");
}
});
t2.start();
}
}肯定有些人会有疑问，既然SynchronousQueue不能装任何元素的话，那么要它有何用？还有就是有界队列和无界队列的应用场景是什么呢？如下图所示。
第四个：PriorityBlockingQueue
基于优先级的阻塞队列（优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象来决定，也就是说传入队列的对象必须实现Comparable接口），在实现PriorityBlockingQueue时，内部控制线程同步的锁采用的是公平锁，他也是一个无界的队列。下面我们便以一个小例子来说明。
参与比较的对象必须实现Comparable接口，如下所示，重写了compareTo方法，用id来进行比较。
package com.internet.queue;
public class Task implements Comparable<Task>{
private int id;
private String name;
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public int compareTo(Task task) {
return this.id > task.id ? 1 : (this.id < task.id ? -1 : 0);
}
}
package com.internet.queue;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;
public class UsePriorityBlockingQueue {
public static void main(String[] args) {
PriorityBlockingQueue<Task> q = new PriorityBlockingQueue<Task>();
Task t1 = new Task();
t1.setId(3);
t1.setName("任务1");
Task t2 = new Task();
t2.setId(6);
t2.setName("任务2");
Task t3 = new Task();
t3.setId(1);
t3.setName("任务3");
q.add(t1);
q.add(t2);
q.add(t3);
//添加到队列里面的元素还是没有顺序的
for (Iterator iterator = q.iterator(); iterator.hasNext();) {
Task task = (Task) iterator.next();
System.out.println(task.getName());
}
//只有当往外取数据的时候才有顺序
try {
System.out.println(q.take().getId());
System.out.println(q.take().getId());
System.out.println(q.take().getId());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
任务3
任务2
任务1
1
3
6第五个：DelayQueue
带有延迟时间的Queue，其中的元素只有当其指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取该元素。DelayQueue中的元素必须实现Delayed接口，DelayQueue是一个没有大小限制的队列，应用场景很多，比如对缓存超时的数据进行移除、任务超时处理、空闲连接的关闭等等。
下面我们便来看一个网民在网吧上网的例子，首先我们来新建一个网民类，如下所示
package com.internet.queue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 网民类
* @author wanghaijie
*
*/
public class Wangmin implements Delayed{
//网名
private String name;
//身份证号
private String id;
//截止时间
private long endTime;
//定义时间工具类，以秒为单位
private TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS;
public Wangmin(String name,String id,long endTime){
this.name = name;
this.id = id;
this.endTime = endTime;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public long getEndTime() {
return endTime;
}
public void setEndTime(long endTime) {
this.endTime = endTime;
}
@Override
public int compareTo(Delayed delayed) {
Wangmin w = (Wangmin)delayed;
return this.getDelay(this.timeUnit) - w.getDelay(this.timeUnit) > 0 ? 1:0;
}
@Override
public long getDelay(TimeUnit unit) {
return unit.convert(endTime, TimeUnit.MILLISECONDS) - unit.convert(System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
package com.internet.queue;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
public class WangBa implements Runnable{
//延迟队列
private DelayQueue<Wangmin> queue = new DelayQueue<>();
//是否营业的标志
public boolean yingye = true;
//上机方法，为了测试方便，规定交1块钱只能上1秒网。
public void shangji(String name, String id, int money){
//第三个参数是下机时间，上网时长加上当前时间就是下机时间
Wangmin man = new Wangmin(name, id, 1000*money + System.currentTimeMillis());
System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+" 交钱"+money+"块，开始上机...");
this.queue.add(man);
}
public void xiaji(Wangmin man){
System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"时间到下机...");
}
@Override
public void run() {
while(yingye){
try {
Wangmin man = queue.take();
xiaji(man);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args){
try {
System.out.println("网吧开始营业");
WangBa wangBa = new WangBa();
Thread shangwang = new Thread(wangBa);
shangwang.start();
wangBa.shangji("路人甲", "123", 1);
wangBa.shangji("路人乙", "234", 10);
wangBa.shangji("路人丙", "345", 5);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
网吧开始营业
网名路人甲 身份证123 交钱1块，开始上机...
网名路人乙 身份证234 交钱10块，开始上机...
网名路人丙 身份证345 交钱5块，开始上机...
网名路人甲 身份证123时间到下机...
网名路人丙 身份证345时间到下机...
网名路人乙 身份证234时间到下机... 
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