阻塞队列的种类与核心方法

什么是阻塞队列？

当阻塞队列为空时，从队列中获取元素被阻塞；

当阻塞队列为满时，从队列中添加元素被阻塞；

阻塞队列的优点

不需要关心线程安全问题

如线程安全的生产者消费者模型中，

多线程：（叫卖）

生产者线程与消费者线程需要不断的使用wait()/notify() 来保证线程安全问题。

阻塞队列：（商店）

产者生产产品放入商店（对应：线程将元素放入阻塞队列），消费者在商店中消费产品（对应：线程从阻塞队列中获取元素）；当商店中的产品消费空了，消费者无法再在商店中消费产品（对应：阻塞队列为空时，线程无法从阻塞队列中获取元素）；当商店装满了铲平时，生产者无法在放入产品（对应：阻塞队列满时，线程无法再添加元素）。

阻塞队列的种类

• ArrayBlockingQueue：由数组结构构成的有界阻塞队列。

• LinkedBlockingQueue：由链表构成的有界（默认大小值为Integer.MAX_VALUE）阻塞队列。

• PriorityBlockingQueue：支持优先级排序的无界阻塞队列。

• DelayQueue：使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。

• SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，即单元素阻塞队列。

• LinkedTransferQueue：由链表结构组成的无界阻塞队列。

• LinkedBlockingDeque：由链表结果组成的双向阻塞队列。

阻塞队列核心方法

抛出异常组：

添加add()，移除remove()，检查element()

add() ，remove()方法有boolean型返回值，添加移除成功返回true，否则抛出异常

element()方法有Object返回值，返回队列头元素，若队列空抛出异常。

代码演示add() 方法：

import java.util.concurrent.*;

public class BlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args){
        BlockingQueue<Integer> bq = new ArrayBlockingQueue<>(3);    //大小为3

        System.out.println(bq.add(1));
        System.out.println(bq.add(2));
        System.out.println(bq.add(3));
        System.out.println(bq.add(4));
    }
}

代码输出：

true
true
true
Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: Queue full

返回布尔组：

添加offer()，移除poll()，检查peek()

添加、移除成功返回true，失败返回false

检查成功返回队列头元素，否则返回空

不多说，直接上演示代码：

import java.util.concurrent.*;

public class BlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args){
        BlockingQueue<Integer> bq = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(bq.peek());

        System.out.println(bq.offer(1));
        System.out.println(bq.offer(2));
        System.out.println(bq.offer(3));
        System.out.println(bq.offer(4));

        System.out.println(bq.peek());

        System.out.println(bq.poll());
        System.out.println(bq.poll());
        System.out.println(bq.poll());
        System.out.println(bq.poll());
    }
}

代码输出：

null
true
true
true
false
1
1
2
3
null

Process finished with exit code 0

阻塞组：

添加put()，移除take()

当阻塞队列已满，继续调用put 方法，队列会阻塞线程直到可以有其他线程获取元素；

当阻塞队列为空，继续调用take方法，队列会阻塞线程直到可以有其他线程添加元素。

代码演示put()方法：

import java.util.concurrent.*;

public class BlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<Integer> bq = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        bq.put(1);
        bq.put(2);
        bq.put(3);
        System.out.println("A");
        bq.put(4);
        System.out.println("B");
    }
}

代码输出：

A

没错，只有一个A，没有B，也没有Process finished with exit code 0，因为当前线程正在等待其他线程从阻塞队列中取走一个元素。

超时控制组：

添加offer()，移除poll()
顾名思义，超时控制是阻塞的升级版，阻塞一定时间后会自动结束。

如下图：offer提供了两种参数的调用方法，第二种可以设置阻塞时间。

代码演示offer方法：

public class BlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<Integer> bq = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(bq.offer(1, 2L, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(bq.offer(1, 2L, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(bq.offer(1, 2L, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(bq.offer(1, 2L, TimeUnit.SECONDS));
    }
}

代码输出：

true
true
true
false

Process finished with exit code 0

程序首先输出三个true，停顿2秒后输出false，小伙伴们可以复制代码自己尝试一下。

个人学习总结，如果疏漏、错误之处，欢迎指出。