java线程——阻塞队列

【0】README

0.1）本文均转自两篇网络文章， 转载地址在转载处做了标记， 旨在理清 “阻塞队列”的相关知识 ；

【1】转自：

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932906.html

1.1）在前面我们接触的队列都是非阻塞队列，比如PriorityQueue、LinkedList（LinkedList是双向链表，它实现了Dequeue接口）。

1.2）使用非阻塞队列的时候有一个很大问题就是：它不会对当前线程产生阻塞，那么在面对类似消费者-生产者的模型时，就必须额外地实现同步策略以及线程间唤醒策略，这个实现起来就非常麻烦。

1.3）解决方法：但是有了阻塞队列就不一样了，它会对当前线程产生阻塞，比如一个线程从一个空的阻塞队列中取元素，此时线程会被阻塞直到阻塞队列中有了元素。当队列中有元素后，被阻塞的线程会自动被唤醒（不需要我们编写代码去唤醒）。这样提供了极大的方便性。

1.4）自从Java 1.5之后，在java.util.concurrent包下提供了若干个阻塞队列，主要有以下几个：

1.4.1）ArrayBlockingQueue： 基于数组实现的一个阻塞队列，在创建ArrayBlockingQueue对象时必须制定容量大小。并且可以指定公平性与非公平性，默认情况下为非公平的，即不保证等待时间最长的队列最优先能够访问队列。

1.4.2）LinkedBlockingQueue：基于链表实现的一个阻塞队列，在创建LinkedBlockingQueue对象时如果不指定容量大小，则默认大小为Integer.MAX_VALUE。

1.4.3）PriorityBlockingQueue：以上2种队列都是先进先出队列，而PriorityBlockingQueue却不是，它会按照元素的优先级对元素进行排序，按照优先级顺序出队，每次出队的元素都是优先级最高的元素。注意，此阻塞队列为无界阻塞队列，即容量没有上限（通过源码就可以知道，它没有容器满的信号标志），前面2种都是有界队列。

1.4.4）DelayQueue： 基于PriorityQueue，一种延时阻塞队列，DelayQueue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到该元素。DelayQueue也是一个无界队列，因此往队列中插入数据的操作（生产者）永远不会被阻塞，而只有获取数据的操作（消费者）才会被阻塞。

1.5）非阻塞队列中的方法 和 阻塞队列中的方法

1.5.1）非阻塞队列中的几个主要方法：

add(E e):将元素e插入到队列末尾，如果插入成功，则返回true；如果插入失败（即队列已满），则会抛出异常；

remove()：移除队首元素，若移除成功，则返回true；如果移除失败（队列为空），则会抛出异常；

offer(E e)：将元素e插入到队列末尾，如果插入成功，则返回true；如果插入失败（即队列已满），则返回false；

poll()：移除并获取队首元素，若成功，则返回队首元素；否则返回null；

peek()：获取队首元素，若成功，则返回队首元素；否则返回null

对于非阻塞队列，一般情况下建议使用offer、poll和peek三个方法，不建议使用add和remove方法。因为使用offer、poll和peek三个方法可以通过返回值判断操作成功与否，而使用add和remove方法却不能达到这样的效果。注意，非阻塞队列中的方法都没有进行同步措施。

1.5.2）阻塞队列中的几个主要方法：

阻塞队列包括了非阻塞队列中的大部分方法，上面列举的5个方法在阻塞队列中都存在，但是要注意这5个方法在阻塞队列中都进行了同步措施。除此之外，阻塞队列提供了另外4个非常有用的方法：

put(E e)
take()
offer(E e,long timeout, TimeUnit unit)
poll(long timeout, TimeUnit unit)

put方法用来向队尾存入元素，如果队列满，则等待；

take方法用来从队首取元素，如果队列为空，则等待；

offer方法用来向队尾存入元素，如果队列满，则等待一定的时间，当时间期限达到时，如果还没有插入成功，则返回false；否则返回true；

poll方法用来从队首取元素，如果队列空，则等待一定的时间，当时间期限达到时，如果取到，则返回null；否则返回取得的元素；

【2】以下内容+source code转自：

http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/8108292

2.1）BlockingQueue最终会有四种状况，抛出异常、返回特殊值、阻塞、超时，下表总结了这些方法：



2.2） BlockingQueue是个接口，有如下实现类：

1. ArrayBlockQueue： 一个由数组支持的有界阻塞队列。此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。创建其对象必须明确大小，像数组一样。

2. LinkedBlockQueue：一个可改变大小的阻塞队列。此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。创建其对象如果没有明确大小，默认值是Integer.MAX_VALUE。链接队列的吞吐量通常要高于基于数组的队列，但是在大多数并发应用程序中，其可预知的性能要低。

3. PriorityBlockingQueue：类似于LinkedBlockingQueue，但其所含对象的排序不是FIFO，而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数所带的Comparator决定的顺序。

4. SynchronousQueue：同步队列。同步队列没有任何容量，每个插入必须等待另一个线程移除，反之亦然。

2.3）下面使用ArrayBlockQueue来实现之前实现过的生产者消/费者模式，代码如下：

for full source code , please visit https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter14/BlockQueue.java



source code at a glance

public class BlockQueue
{
public static void main(String[] args)
{
BigPlate plate = new BigPlate();

for(int i = 0; i < 10; i++) // 先启动10个放鸡蛋线程
{
new Thread(new BigPlate.AddThread(plate)).start();
}

for(int i = 0; i < 10; i++) // 再启动10个取鸡蛋线程
{
new Thread(new BigPlate.GetThread(plate)).start();
}
}
}

/** 定义一个盘子类，可以放鸡蛋和取鸡蛋 */
class BigPlate
{
/** 装鸡蛋的盘子，大小为5 */
private BlockingQueue<Object> eggs = new ArrayBlockingQueue<>(5);

/** 放鸡蛋 */
public void putEgg(Object egg)
{
try
{
eggs.put(egg);// 向盘子末尾放一个鸡蛋，如果盘子满了，当前线程阻塞

} catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
// 下面输出有时不准确，因为与put操作不是一个原子操作
System.out.println("放入鸡蛋");
}

/** 取鸡蛋 */
public Object getEgg()
{
Object egg = null;
try
{
egg = eggs.take();// 从盘子开始取一个鸡蛋，如果盘子空了，当前线程阻塞
} catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
// 下面输出有时不准确，因为与take操作不是一个原子操作
System.out.println("拿到鸡蛋");
return egg;
}

/** 放鸡蛋线程 */
static class AddThread extends Thread
{
private BigPlate plate;
private Object egg = new Object();

public AddThread(BigPlate plate)
{
this.plate = plate;
}

public void run()
{
plate.putEgg(egg);
}
}

/** 取鸡蛋线程 */
static class GetThread extends Thread
{
private BigPlate plate;

public GetThread(BigPlate plate)
{
this.plate = plate;
}

public void run()
{
plate.getEgg();
}
}