java-阻塞队列BlockingQueue

最新推荐文章于 2024-04-15 08:30:00 发布

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#java #thread #BlockingQueue #阻塞队列 #多线程

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本文详细介绍了BlockingQueue的概念、特点及核心方法，包括不同类型的阻塞队列如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等，并通过示例代码展示了其在生产者消费者模式中的应用。

一、概述

队列：先进先出。包含固定长度队列和不固定长度队列

什么是可阻塞队列：队列满了添加线程会阻塞等待，队列空了获取线程也会阻塞等待。非阻塞队列则会直接报错。

BlockingQueue支持两个附加操作的Queue：1）当Queue为空时，获取元素线程被阻塞直到Queue变为非空；2）当Queue满时，添加元素线程被阻塞直到Queue不满。BlockingQueue不允许元素为null，如果入队一个null元素，会抛NullPointerException。常用于生产者消费者模式。

　　BlockingQueue对于不能满足条件的操作，提供了四种处理方式：

　　　　1）直接抛异常，抛出异常。如果队列已满，添加元素会抛出IllegalStateException异常；如果队列为空，获取元素会抛出NoSuchElementException异常；

　　　　2）返回一个特殊值（null或false）；

　　　　3）在满足条件之前，无限期的阻塞当前线程，当队列满足条件或响应中断退出；

　　　　4）在有限时间内阻塞当前线程，超时后返回失败。

	抛出异常	返回特殊值	阻塞	超时
入队	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e, time, unit)
出队	remove()	poll()	take()	poll(time, unit)
检查	element()	peek()

　　内存一致性效果：当存在其他并发 collection 时，将对象放入 BlockingQueue 之前的线程中的操作 happen-before 随后通过另一线程从 BlockingQueue 中访问或移除该元素的操作。

　 JDK提供的阻塞队列：

　　　　ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列，遵循FIFO原则。

　　　　LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列，遵循FIFO原则，默认和最大长度Integer.MAX_VALUE。

　　　　PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。

　　　　DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。

　　　　SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。

　　　　LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。

　　　　LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

二. BlockingQueue的核心方法：

　　1.放入数据

　　　　（1）offer(anObject):表示如果可能的话,将anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false.（本方法不阻塞当前执行方法

的线程）；　　　　　　
　　（2）offer(E o, long timeout, TimeUnit unit)：可以设定等待的时间，如果在指定的时间内，还不能往队列中加入BlockingQueue，则返回失败。

　　　　（3）put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续.

　　2. 获取数据

　　　　（1）poll(time):取走BlockingQueue里排在首位的对象,若不能立即取出,则可以等time参数规定的时间,取不到时返回null;

　　　　（2）poll(long timeout, TimeUnit unit)：从BlockingQueue取出一个队首的对象，如果在指定时间内，队列一旦有数据可取，则立即返回队列中的数据。否则知道时间

超时还没有数据可取，返回失败。

　　　　（3）take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的数据被加入;

　　　　（4）drainTo():一次性从BlockingQueue获取所有可用的数据对象（还可以指定获取数据的个数），通过该方法，可以提升获取数据效率；不需要多次分批加锁或释放锁。

三、BlockingQueue应用

package cn.itcast.heima;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
public class BlockingQueueTest {
	public static void main(String[] args) {
		final BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3);//创建一个可阻塞数组队列，允许放3个数据
		for(int i=0;i<2;i++){
			new Thread(){
				public void run(){
					while(true){
						try {
							Thread.sleep((long)(Math.random()*1000));
							System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备放数据!");							
							queue.put(1);//向队列中添加数据
							System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已经放了数据，" + 							
										"队列目前有" + queue.size() + "个数据");
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
				}
			}.start();
		}
		
		new Thread(){
			public void run(){
				while(true){
					try {
						//将此处的睡眠时间分别改为100和1000，观察运行结果
						Thread.sleep(1000);//可以调整取的快慢
						System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备取数据!");
						//下面两句不能保证是原子性的，一取就马上打印
						queue.take();
						System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已经取走数据，" + 							
								"队列目前有" + queue.size() + "个数据");					
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();			
	}
}