阻塞队列介绍

在新增的Concurrent包中，BlockingQueue很好的解决了多线程中，如何高效安全“传输”数据的问题。通过这些高效并且线程安全的队列类，为我们快速搭建高质量的多线程程序带来极大的便利。

阻塞队列与普通队列的区别在于，当队列是空的时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，或者当队列是满时，往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他的线程往空的队列插入新的元素。同样，试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞，直到其他的线程使队列重新变得空闲起来，如从队列中移除一个或者多个元素，或者完全清空队列，下图展示了如何通过阻塞队列来合作：

线程1往阻塞队列中添加元素，而线程2从阻塞队列中移除元素

BlockingQueue接口方法

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {//将给定元素设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则返回false。如果是往限定了长度的队列中设置值，推荐使用offer()方法。 如果队列已满，则抛出一个IIIegaISlabEepeplian异常，不可add nullboolean add(E e);//将给定的元素设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则返回false. e的值不能为空，否则抛出空指针异常。boolean offer(E e);//将元素设置到队列中，如果队列中没有多余的空间，该方法会一直阻塞，直到队列中有多余的空间。void put(E e) throws InterruptedException;//将给定元素在给定的时间内设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则返回false.boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException;//从队列中获取值，如果队列中没有值，线程会一直阻塞，直到队列中有值，并且该方法取得了该值。E take() throws InterruptedException;//在给定的时间里，从队列中获取值，时间到了直接调用普通的poll方法，为null则直接返回null。E poll(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException;//获取队列中剩余的空间。int remainingCapacity();//从队列中移除指定的值。boolean remove(Object o);//判断队列中是否拥有该值。public boolean contains(Object o);//将队列中值，全部移除，并发设置到给定的集合中。int drainTo(Collection<? super E> c);//指定最多数量限制将队列中值，全部移除，并发设置到给定的集合中。int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements);
}

阻塞队列实现

队列	有界性	锁	数据结构
ArrayBlockingQueue	bounded(有界)	加锁	arrayList
LinkedBlockingQueue	optionally-bounded	加锁	linkedList
PriorityBlockingQueue	unbounded	加锁	heap
DelayQueue	unbounded	加锁	heap
SynchronousQueue	bounded	加锁	无
LinkedTransferQueue	unbounded	加锁	heap
LinkedBlockingDeque	unbounded	无锁	heap

下面分别简单介绍一下：

ArrayBlockingQueue：是一个用数组实现的有界阻塞队列，此队列按照先进先出（FIFO）的原则对元素进行排序。支持公平锁和非公平锁。【注：每一个线程在获取锁的时候可能都会排队等待，如果在等待时间上，先获取锁的线程的请求一定先被满足，那么这个锁就是公平的。反之，这个锁就是不公平的。公平的获取锁，也就是当前等待时间最长的线程先获取锁】。参考：ArrayBlockingQueue源码
LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界队列，此队列的长度为Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的顺序进行排序。参考：LinkedBlockingQueue源码
PriorityBlockingQueue：一个支持线程优先级排序的无界队列，默认自然序进行排序，也可以自定义实现compareTo()方法来指定元素排序规则，不能保证同优先级元素的顺序。参考：PriorityBlockingQueue源码
DelayQueue：一个实现PriorityBlockingQueue实现延迟获取的无界队列，在创建元素时，可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有延时期满后才能从队列中获取元素。（DelayQueue可以运用在以下应用场景：1.缓存系统的设计：可以用DelayQueue保存缓存元素的有效期，使用一个线程循环查询DelayQueue，一旦能从DelayQueue中获取元素时，表示缓存有效期到了。2.定时任务调度。使用DelayQueue保存当天将会执行的任务和执行时间，一旦从DelayQueue中获取到任务就开始执行，从比如TimerQueue就是使用DelayQueue实现的。）。参考：DelayQueue源码
SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，每一个put操作必须等待take操作，否则不能添加元素。支持公平锁和非公平锁。SynchronousQueue的一个使用场景是在线程池里。Executors.newCachedThreadPool()就使用了SynchronousQueue，这个线程池根据需要（新任务到来时）创建新的线程，如果有空闲线程则会重复使用，线程空闲了60秒后会被回收。参考：SynchronousQueue解析
LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列，相当于其它队列，LinkedTransferQueue队列多了transfer和tryTransfer方法。
LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。队列头部和尾部都可以添加和移除元素，多线程并发时，可以将锁的竞争最多降到一半。参考：LinkedBlockingDeque源码

方法实现

继承自AbstractQueue的方法

    public boolean add(E e) {if (offer(e))return true;elsethrow new IllegalStateException("Queue full");}public E remove() {E x = poll();if (x != null)return x;elsethrow new NoSuchElementException();}public E element() {E x = peek();if (x != null)return x;elsethrow new NoSuchElementException();}public void clear() {while (poll() != null);}public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {if (c == null)throw new NullPointerException();if (c == this)throw new IllegalArgumentException();boolean modified = false;for (E e : c)if (add(e))modified = true;return modified;}

示例

DelayQueue

java中DelayQueue的一个使用陷阱分析

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