7 BlockingQueue

堵塞队列你知道吗？

1 阻塞队列有哪些

• ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）对元素进行排序。
• LinkedBlokcingQueue：是一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）对元素进行排序，吞吐量通常要高于 ArrayBlockingQueue。
• SynchronousQueue：是一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于 LinkedBlockingQueue。

2 什么是阻塞队列

• 阻塞队列，顾名思义，首先它是一个队列，而一个阻塞队列在数据结构中所起的作用大致如图所示：
• 当阻塞队列是空时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞。
• 当阻塞队列是满时，往队列里添加元素的操作将会被阻塞。
• 核心方法 | 方法类型 | 抛出异常 | 特殊值 | 阻塞 | 超时 | | :—-: | :—-: | :—-: | :—-: | :—-: | | 插入 | add(E):boolean | offer(E):boolean | put(E):void | offer(E, long, TimeUnit):boolean | | 移除 | remove():E | poll():E | take():E | poll(long, TimeUnit):E | | 检查 | element():E | peek():E | 不可用 | 不可用 |

• 插入方法：
  • add(E e)：添加成功返回true，失败抛IllegalStateException(“Queue full”)异常
  • offer(E e)：成功返回 true，如果此队列已满，则返回 false
  • put(E e)：将元素插入此队列的尾部，如果该队列已满，则一直阻塞
  • offer(o, timeout, timeunit)：将元素插入此队列的尾部，如果该队列已满，则等待指定时间，插入成功返回true，插入失败返回false
• 删除方法：
  • remove() ：获取并移除此队列的头元素，若队列为空，则抛出NoSuchElementException()异常
  • poll()：获取并移除此队列的头元素，若队列为空，则返回 null
  • take()：获取并移除此队列头元素，若没有元素则一直阻塞
  • poll(timeout, timeunit)：获取并移除此队列头元素，若队列为空，则等待指定时间，移除成功返回此队列头元素，移除失败返回null
• 检查方法：
  • element() ：获取但不移除此队列的头元素，若队列为空，则抛NoSuchElementException()异常
  • peek() ：获取但不移除此队列的头元素，若队列为空，则返回 null

3 SynchronousQueue

SynchronousQueue，实际上它不是一个真正的队列，因为它不会为队列中元素维护存储空间。与其他队列不同的是，它维护一组线程，这些线程在等待着把元素加入或移出队列。

public class SynchronousQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SynchronousQueue<Integer> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>();
        new Thread(() -> {
            try {
                synchronousQueue.put(1);
                Thread.sleep(3000);
                synchronousQueue.put(2);
                Thread.sleep(3000);
                synchronousQueue.put(3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            try {
                Integer val = synchronousQueue.take();
                System.out.println(val);
                Integer val2 = synchronousQueue.take();
                System.out.println(val2);
                Integer val3 = synchronousQueue.take();
                System.out.println(val3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}

4 阻塞队列使用场景

• 生产者消费者模式
• 线程池
• 消息中间件