java阻塞隊列-BlockingQueue


1.阻塞隊列 BlockingQueue 含義:

阻塞隊列是隊列的一種,當隊列中元素為空時,阻塞獲取元素的線程,直到隊列中有元素,當隊列中元素滿時,存儲數據到隊列的線程阻塞。

阻塞隊列常用於生產者消費者的場景。生產者存儲數據,消費者獲取數據。

1.1 阻塞隊列提供四種操作數據的方式

方法/處理方式 拋出異常 返回特殊值 阻塞 超時退出
添加數據 add(e) offer(e) put(e) offer(e,timeunit)
獲取/移除數據 remove() poll() take() poll(timeunit)
查看數據 element() peek()

 

 

 

 

 

  • 拋出異常:是指當阻塞隊列滿時候,再往隊列里插入元素,會拋出IllegalStateException("Queue full")異常。當隊列為空時,

                            從隊列里獲取元素時會拋出NoSuchElementException異常 。

  • 返回特殊值:插入方法會返回是否成功,成功則返回true。移除方法,則是從隊列里拿出一個元素,如果沒有則返回null
  • 阻塞:當阻塞隊列滿時,如果生產者線程往隊列里put元素,隊列會一直阻塞生產者線程,直到拿到數據,或者響應中斷退出。當隊列空時,消費者線程試圖從隊列里take元素,

                             隊列也會阻塞消費者線程,直到隊列可用。

  • 超時退出:當阻塞隊列滿時,隊列會阻塞生產者線程一段時間,如果超過一定的時間,生產者線程就會退出。

 

1.2.BlockingQueue的分類:

  • ArrayBlockingQueue:是一個用數組實現的有界阻塞隊列,此隊列按照先進先出(FIFO)的原則對元素進行排序。支持公平鎖和非公平鎖。【注:每一個線程在獲取鎖的時候可能都會排隊等待,如果在等待時間上,先獲取鎖的線程的請求一定先被滿足,那么這個鎖就是公平的。反之,這個鎖就是不公平的。公平的獲取鎖,也就是當前等待時間最長的線程先獲取鎖】

  • LinkedBlockingQueue:一個由鏈表結構組成的有界隊列,此隊列的長度為Integer.MAX_VALUE。此隊列按照先進先出的順序進行排序。
  • PriorityBlockingQueue: 一個支持線程優先級排序的無界隊列,默認自然序進行排序,也可以自定義實現compareTo()方法來指定元素排序規則,不能保證同優先級元素的順序。
  • DelayQueue: 一個實現PriorityBlockingQueue實現延遲獲取的無界隊列,在創建元素時,可以指定多久才能從隊列中獲取當前元素。只有延時期滿后才能從隊列中獲取元素。(DelayQueue可以運用在以下應用場景:1.緩存系統的設計:可以用DelayQueue保存緩存元素的有效期,使用一個線程循環查詢DelayQueue,一旦能從DelayQueue中獲取元素時,表示緩存有效期到了。2.定時任務調度。使用DelayQueue保存當天將會執行的任務和執行時間,一旦從DelayQueue中獲取到任務就開始執行,從比如TimerQueue就是使用DelayQueue實現的。)
  • SynchronousQueue: 一個不存儲元素的阻塞隊列,每一個put操作必須等待take操作,否則不能添加元素。支持公平鎖和非公平鎖。SynchronousQueue的一個使用場景是在線程池里。Executors.newCachedThreadPool()就使用了SynchronousQueue,這個線程池根據需要(新任務到來時)創建新的線程,如果有空閑線程則會重復使用,線程空閑了60秒后會被回收。
  • LinkedTransferQueue: 一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列,相當於其它隊列,LinkedTransferQueue隊列多了transfer和tryTransfer方法。
  • LinkedBlockingDeque: 一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。隊列頭部和尾部都可以添加和移除元素,多線程並發時,可以將鎖的競爭最多降到一半。

1.3.使用阻塞隊列實現生產者-消費者模型:

  • 生產者如下圖:

 

  •  消費者如下圖:

 

 

  • 測試類

 

 

 

可以啟動多個生產者一個消費者查看是否阻塞 或者將阻塞時間設置小一點。

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