并发基础_12_并发_容器_阻塞队列

阻塞队列接口

阻塞队列BlockingQueue接口是一个支持两个附加操作的队列。

这两个附加操作支持阻塞的插入和阻塞的移除方法。

a. 支持阻塞的插入方法：当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列有空余位置。

b. 支持阻塞的移除方法：队列为空时，获取元素的线程会等待队列中有元素。

阻塞队列常用于生产者与消费者的场景，生产者是向队列里添加元素的线程，消费者是从队列里取元素的线程。

(JDK API)

BlockingQueue 方法以四种形式出现，对于不能立即满足但可能在将来某一时刻可以满足的操作，这四种形式的处理方式不同：

第一种是抛出一个异常，

第二种是返回一个特殊值（null 或 false，具体取决于操作），

第三种是在操作可以成功前，无限期地阻塞当前线程，

第四种是在放弃前只在给定的最大时间限制内阻塞



BlockingQueue不支持null元素。

BlockingQueue可以限定容量。

Java中的阻塞队列

(JDK7)

ArrayBlockingQueue	由数组结构组成的有界阻塞队列 此队列按照FIFO原则对元素进行排序，默认情况下不保证线程公平的访问队列
LinkedBlockingQueue	由链表结构组成的有界阻塞队列 此队列默认和最大长度为Integter.MAX_VALUE，按照FIFO原则对元素进行排序
PriorityBlockingQueue	支持优先级排序的无界阻塞队列 此队列支持优先级的无界阻塞队列，默认情况下采用自然顺序升序排序
DelayQueue	使用优先级队列实现的无界队列 此队列支持延时获取元素的无界阻塞队列，队列元素必须实现Delayed接口。 在创建元素时，可以指定多久才能从队列中获取当前元素，只有在延迟期满时，才能从队列中获取元素。
SynchronusQueue	不存储元素的阻塞队列 此队列不存储元素的阻塞队列，每一个put操作必须等待一个take操作，否则不能继续添加元素。
LinkedTransferQueue	由链表结构组成的无界阻塞队列
LinkedBlockingDeque	由链表结构组成的双向阻塞队列 双向队列指的是可以从队列两端插入和移除元素。

阻塞队列Demo就下面一个栗子，阻塞队列另一个使用场景是线程池中的使用。

LinkedBlockingQueue的Demo

LinkedBlockingQueue的实现是线程安全的，实现了FIFO(先进先出)等特性，是作为生产者、消费者的首选。

主要方法：

put：在队列满时会阻塞，直到有队列成员被消费

take：在队列空时阻塞，直到有队列成员进来。

/**
* 装苹果的篮子
*
* @author CYX
* @time 2017年7月31日上午8:52:25
*/
public class Basket {

// 篮子，能够容纳3个苹果
BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<>(3);

/**
* 生产苹果，放入篮子
*
* @throws Exception
*/
public void produce() throws Exception {
basket.put("An apple");
}

/**
* 消费苹果，从篮子中拿走
*
* @return
* @throws Exception
*/
public String consume() throws Exception {
return basket.take();
}
}

/**
* 苹果生产者
*
* @author CYX
* @time 2017年7月31日上午9:08:42
*/
public class Producer implements Runnable {

private String instance;
private Basket basket;

public Producer(String instance, Basket basket) {
this.instance = instance;
this.basket = basket;
}

@Override
public void run() {

try {

while (true) {
// 生产苹果
System.out.println("生产者准备生产苹果：" + instance);
basket.produce();
System.out.println("生产者生产苹果完毕：" + instance);
Thread.sleep(300);
}

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

}

}

/**
* 苹果消费者
*
* @author CYX
* @time 2017年7月31日上午9:24:05
*/
public class Consumer implements Runnable {

private String instance;
private Basket basket;

public Consumer(String instance, Basket basket) {
this.instance = instance;
this.basket = basket;
}

@Override
public void run() {

try {

while (true) {
// 消费苹果
System.out.println("消费者准备消费苹果：" + instance);
System.out.println(basket.consume());
System.out.println("消费者消费苹果完毕：" + instance);
// 休眠1000ms
Thread.sleep(1000);
}

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

}

}

/**
* 多线程模拟实现生产者/消费者模型
*
* @author CYX
* @time 2017年7月31日上午8:48:43
*/
public class BlockingQueueTest {

public static void main(String[] args) {

Basket basket = new Basket();

ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
Producer producer = new Producer("生产者01", basket);
Producer producer2 = new Producer("生产者02", basket);
Consumer consumer = new Consumer("消费者01", basket);

service.submit(producer);
service.submit(producer2);
service.submit(consumer);

}

}

输出结果：
生产者准备生产苹果：生产者01
生产者生产苹果完毕：生产者01
消费者准备消费苹果：消费者01
An apple
消费者消费苹果完毕：消费者01
生产者准备生产苹果：生产者02
生产者生产苹果完毕：生产者02
生产者准备生产苹果：生产者01
生产者生产苹果完毕：生产者01
生产者准备生产苹果：生产者02
生产者生产苹果完毕：生产者02
生产者准备生产苹果：生产者01
生产者准备生产苹果：生产者02
消费者准备消费苹果：消费者01
An apple
消费者消费苹果完毕：消费者01
生产者生产苹果完毕：生产者01
生产者准备生产苹果：生产者01
消费者准备消费苹果：消费者01
An apple
消费者消费苹果完毕：消费者01
生产者生产苹果完毕：生产者02
生产者准备生产苹果：生产者02
消费者准备消费苹果：消费者01
An apple
消费者消费苹果完毕：消费者01
生产者生产苹果完毕：生产者01
生产者准备生产苹果：生产者01