java阻塞队列-BlockingQueue


1.阻塞队列 BlockingQueue 含义:

阻塞队列是队列的一种,当队列中元素为空时,阻塞获取元素的线程,直到队列中有元素,当队列中元素满时,存储数据到队列的线程阻塞。

阻塞队列常用于生产者消费者的场景。生产者存储数据,消费者获取数据。

1.1 阻塞队列提供四种操作数据的方式

方法/处理方式 抛出异常 返回特殊值 阻塞 超时退出
添加数据 add(e) offer(e) put(e) offer(e,timeunit)
获取/移除数据 remove() poll() take() poll(timeunit)
查看数据 element() peek()

 

 

 

 

 

  • 抛出异常:是指当阻塞队列满时候,再往队列里插入元素,会抛出IllegalStateException("Queue full")异常。当队列为空时,

                            从队列里获取元素时会抛出NoSuchElementException异常 。

  • 返回特殊值:插入方法会返回是否成功,成功则返回true。移除方法,则是从队列里拿出一个元素,如果没有则返回null
  • 阻塞:当阻塞队列满时,如果生产者线程往队列里put元素,队列会一直阻塞生产者线程,直到拿到数据,或者响应中断退出。当队列空时,消费者线程试图从队列里take元素,

                             队列也会阻塞消费者线程,直到队列可用。

  • 超时退出:当阻塞队列满时,队列会阻塞生产者线程一段时间,如果超过一定的时间,生产者线程就会退出。

 

1.2.BlockingQueue的分类:

  • 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】

  • 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。
  • 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。
  • 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。)
  • 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。
  • 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。

1.3.使用阻塞队列实现生产者-消费者模型:

  • 生产者如下图:

 

  •  消费者如下图:

 

 

  • 测试类

 

 

 

可以启动多个生产者一个消费者查看是否阻塞 或者将阻塞时间设置小一点。

个人能力有限,仅记录参考之用,欢迎指正。

 


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