Java并发阻塞队列BlockingQueue概览

BlockingQueue

java.util.concurrent包下的 BlockingQueue 接口规范了一个放数据、取数据都是线程安全的队列。

BlockingQueue的用法

一个典型的使用 BlockingQueue 的应用场景是 生产-消费者模型。

一个线程往队列生产数据，另一个队列消耗数据

生产线程会持续生产新的实例放入队列中，直到队列容量达到指定值。也就是说，如果队列数据大小达到队列可以容纳的上限，那么生产线程会一致阻塞。直到消费线程开始消耗队列中的数据。

消费线程会持续从队列获取数据，直到队列为空就会阻塞，直至有生产线程方数据到队列中。

BlockingQueue 的常用方法

BlockingQueue 有4组不同的方法插入、移除、检测是否存在元素的方法。每一组方法的表现行为都不一样。

	抛异常	返回指定值(一般是布尔值)	阻塞	超时
插入	add(o)	offer(o)	put(o)	offer(o, timeout, timeunit)
移除	remove(o)	poll()	take()	poll(timeout, timeunit)
检测元素	element()	peek()

4组不同表现行为的说明：

• 抛异常Throws Exception: 如果指定的操作不能马上执行，则会抛出异常

• 返回指定值： 如果指定的操作不能马上执行，则会返回指定的值，一般是true / false

• 阻塞： 如果指定的操作不能马上执行，则会一直阻塞

• 超时： 如果指定的操作不能马上执行，则会阻塞直到给定的时间单位，最后返回一个表示操作是否成功执行的标志（一般是true / false）

不允许往BlockingQueue里赛空值NULL，否则抛出NullPointerException。

并不是只能访问BlockingQueue的对头、对尾元素，还可以对其他元素进行操作。例如你可以使用 remove(o)去取消使用元素o，但是并不建议这样使用因为效率并不高。

BlockingQueue的实现类

因为 BlockingQueue 是一个接口，所以你需要使用它的实现类来使用。java.util.concurrent包有以下几个常用的实现类：

• ArrayBlockingQueue

• DelayQueue

• LinkedBlockingQueue

• PriorityBlockingQueue

• SynchronousQueue

这几个类的使用我们在后面节中讨论，你也可以先通过查看JAVA DOC先了解使用。

Java BlockingQueue 的使用实例

我们使用 ArrayBlockingQueue 这个实现类来使用java中的阻塞队列。

首先， BlockingQueueExample 类开启了生产者、消费者两个不同的线程。 Producer 插入字符串到共享的队列中去。Consumer 就从队列中取数据。

public class BlockingQueueExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(1024);

        Producer producer = new Producer(queue);
        Consumer consumer = new Consumer(queue);

        new Thread(producer).start();
        new Thread(consumer).start();

        Thread.sleep(4000);
    }
}

这是 Producer 类。 注意：生产者在 put方法后休眠了1秒钟。这是为了演示让Consumer阻塞，直到等到Producer放入新值到队列中去。

public class Producer implements Runnable{

    protected BlockingQueue queue = null;

    public Producer(BlockingQueue queue) {
        this.queue = queue;
    }

    public void run() {
        try {
            queue.put("1");
            Thread.sleep(1000);
            queue.put("2");
            Thread.sleep(1000);
            queue.put("3");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Consumer 类仅仅从队列中取数据，并打印输出。

public class Consumer implements Runnable{

    protected BlockingQueue queue = null;

    public Consumer(BlockingQueue queue) {
        this.queue = queue;
    }

    public void run() {
        try {
            System.out.println(queue.take());
            System.out.println(queue.take());
            System.out.println(queue.take());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

有界阻塞队列ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是 BlockingQueue 接口的一个实现。它是一个 有界的、阻塞队列，数据元素通过一个内部数据存储。

• 有界 ： 指的是不能存储无限的元素。它有一个上限，这应该在初始化时指定。

ArrayBlockingQueue中的元素读取符合FIFO（先进先出）的顺序。队列头是在队列中呆的时间最长的元素，队尾是最短时间内排队的元素。

初始化、使用 ArrayBlockingQueue：

BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(1024);

queue.put("1");

Object object = queue.take();

一个范型使用例子：

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(1024);

queue.put("1");

String string = queue.take();