BlockingQueue 是一种具有阻塞功能的容器。当入队时，若队列已满，则阻塞调用者；出队时，若队列已空，则阻塞调用者。

BlockingQueue 的特点

阻塞添加

阻塞添加是指当阻塞队列元素已满时，队列会阻塞添加元素的线程，直到队列元素不满时，才重新唤醒线程执行元素添加操作。

阻塞删除

阻塞删除是指在队列元素为空时，删除队列元素的线程将被阻塞，直到队列不为空时，才重新唤醒删除线程，再执行删除操作。

BlockingQueue 主要方法

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {
    /**
     * 添加元素到队列的尾部，成功则返回true，若队列已满，抛出IllegalArgumentException异常
     */
    boolean add(E e);
    /**
     * 添加元素到队列的尾部，成功则返回true，若队列已满，则返回false
     */
    boolean offer(E e);
    /**
     * 限时阻塞式添加：添加元素到队列尾部，如果队列已满，则一直等待，直到超时返回false
     *
     * 该方法可中断
     */
    boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    /**
     * 阻塞式添加：添加元素到队列尾部，如果队列已满，则一直等待
     */
    void put(E e) throws InterruptedException;
    /**
     * 阻塞式删除：移除队列头部元素，如果队列已空，则一直等待
     *
     * 该方法可中断
     */
    E take() throws InterruptedException;
    /**
     * 非阻塞式删除：移除队列头部元素，如果没有获取到元素，则返回null
     *
     * 该方法可中断
     */
    E poll();
    /**
     * 非阻塞式删除：移除队列头部元素，如在指定时间内没有获取到元素，则返回null
     *
     * 该方法可中断
     */
    E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    /**
     * 获取但不移除队列头部元素，没有则抛出NoSuchElementException异常
     */
    E element();
    /**
     * 获取但不移除队列头部元素，没有则返回null
     */
    E peek();
    /**
     * 获取并移除队列头部元素，没有则抛出NoSuchElementException异常
     */
    E remove();
    /**
     * 返回此队列在理想情况下（在没有内存或资源限制的情况下）可以在不阻塞的情况下接受的附加元素
     * 的数量，如果没有内在限制，则返回 {@code Integer.MAX_VALUE}。
     *
     * 注意，不能总是通过检查 {@code remainingCapacity} 来判断插入元素的尝试是否会成功，因为可
     * 能是另一个线程即将插入或删除元素的情况。
     */
    int remainingCapacity();
    /**
     * 移除队列头部元素，返回值表示是否移除成功
     */
    boolean remove(Object o);
    /**
     * 队列是否包含此元素
     */
    public boolean contains(Object o);
}

添加类方法

boolean add(E e)	添加成功则返回 true，失败就抛出 IllegalStateException 异常
boolean offer(E e)	成功则返回 true，如果此队列已满，就返回 false
void put(E e) throws InterruptedException	将元素添加至此队列的尾部，如果该队列已满，就一直阻塞

删除类方法

E poll()	获取并移除此队列的头元素，若队列为空，则返回null
E take() throws InterruptedException	获取并移除此队列的头元素，若没有元素，则一直阻塞
E remove()	获取并移除队列头部元素，没有则抛出NoSuchElementException
boolean remove(Object o)	移除指定元素，成功则返回true，失败则返回false

获取类方法

E element()	获取但不移除此队列的头元素，没有元素则抛出NoSuchElementException
E peek()	获取但不移除此队列的头元素，若队列为空，则返回null

BlockingQueue常用实现类

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue 是一个常用的阻塞队列，是基于数组实现的，其内部使用一个定长数组来存储元素。除了一个定长数组外，ArrayBlockingQueue 内部还保存着两个整型变量，分别标识着队列的头部和尾部在数组中的位置。ArrayBlockingQueue 的添加和删除操作共用同一个锁对象，由此意味着添加和删除无法并行运行，这点不同于 LinkedBlockingQueue。

ArrayBlockingQueue在添加或删除元素时不会产生或销毁任何额外的 Node 实例，而 LinkedBlockingQueue 会生成一个额外的 Node 实例。在长时间、高并发处理大批量数据的场景中， LinkedBlockingQueue 产生的额外 Node 实例会加大系统的 GC 压力。

LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue 是基于链表的阻塞队列，其内部也维持着一个数据缓冲队列（该队列由一个链表构成）。LinkedBlockingQueue 对于添加和删除元素分别采用了独立的锁来控制数据同步，这也意味着在高并发的情况下，生产者和消费者可以并行地操作队列中的数据，以此来提高整个队列的并发性能。

注意：LinkedBlockingQueue 的默认容量为 Integer.MAX_VALUE，意味着如果生产者的速度一旦大于消费者的速度，也许还没有等到队列满阻塞产生，系统内存就已经被消耗殆尽了。

DelayQueue

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该元素。DelayQueue 是一个没有大小限制的队列，因此往队列中添加数据的操作（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。

PriorityBlockingQueue

基于优先级的阻塞队列和 DelayQueue 类似，PriorityBlockingQueue 并不会阻塞数据生产者，而只会在没有可消费的数据时，阻塞数据的消费者。在使用的时候要特别注意，生产者生产数据的速度绝对不能快于消费者消费数据的速度，否则时间一长，会最终耗尽所有的可用堆内存空间。

SynchronousQueue

一种无缓冲的等待队列，相对于有缓冲的阻塞队列（如 LinkedBlockingQueue）来说，SynchronousQueue 少了中间缓冲区的环节。所以对单个消息的响应要求高的场景可以使用 SynchronousQueue。

SynchronousQueue 有公平和非公平两种声明方式。公平模式的 SynchronousQueue 会采用公平锁，并配合一个 FIFO 队列来阻塞多余的生产者和消费者，从而体现出整体的公平特征。非公平模式（默认情况）的 SynchronousQueue 采用非公平锁，同时配合一个 LIFO 堆栈（TransferStack 内部实例）来管理多余的生产者和消费者。

注意：对于非公平模式来说，如果生产者的速度远大于消费者处理速度，就很容易出现线程饥渴的情况，即可能出现某些生产者或者消费者的数据永远都得不到处理。

Java 系列学习笔记

Java并发编程-BlockingQueue