java并发编程学习之阻塞队列

BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的存取队列，继承了Queue。

使用场景

消费者生产者模式。

• 生产者，一直会往队列里扔数据，直到队列满了，开始阻塞，等待消费者取数据。
• 消费者，一直会从队列里取数据，直到队列空了，开始阻塞，等待生产者扔数据。

接口

插入方法

• add：阻塞队列满了，抛出IllegalStateException异常。成功返回true。
• offer：插入成功，返回true，插入失败，返回false。
• put：阻塞队列满了，就等到，可被中断，抛出InterruptedException异常

移除方法

• remove：成功返回true，为空抛出NoSuchElementException异常
• poll：如果队列不为空，移除并返回头结点，如果队列为空，返回null
• take：如果队列不为空，移除并返回头结点，如果队列为空，则等待，可被中断，抛出InterruptedException异常

检查方法：

• element：如果队列不为空，返回头结点但不删除，如果队列为空，抛出NoSuchElementException异常。
• peek：如果队列不为空，返回头结点但不删除，如果队列为空，返回null

子类

• ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
• LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
• PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
• DelayQueue：一个使用优先级排序实现的无界阻塞队列。
• SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。
• LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
• LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

ArrayBlockingQueue

先进先出，初始化必须给数组大小，只有一个锁。

ArrayBlockingQueue数据结构

• Object[] items：存放元素的数组
• int takeIndex：下一个读操作的位置
• int putIndex：下一个写操作的位置
• int count：数组中元素的数量
• ReentrantLock lock：同步器
• Condition notEmpty：数组空了，读等待。写的时候，唤醒
• Condition notFull：数组满了，写等待。读的时候，唤醒

ArrayBlockingQueue原理

put先放入数组，满了请求放入Condition等待数组空。take相反，数组空了，请求放入队列，等待队列有内容。

LinkedBlockingQueue

先进先出，初始化没有给链表带下，默认为Integer.MAX_VALUE，有两个锁。

LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue

• 链表是2个锁，读写各一个，数组的是1个锁
• 链表操作时需要封装成node，产生大量的node，GC耗时，数组直接操作，性能更高
• 链表的生产者的速度大于消费者时，可能内存溢出

PriorityBlockingQueue

可以直接通过Comparator或者Collection的Comparator进行排序，一个锁。

DelayQueue

DelayQueue中的对象必须实现Delayed接口，延时取元素。
使用场景：

1. 订单到期未付款，取消订单
2. 删除过期的缓存

SynchronousQueue

因为不存储数据，所以每一次put，都要等待一个take。

LinkedTransferQueue

先进先出，如果消费者在等待接收元素，transfer方法把元素直接给消费者，如果没有，则放对队列的尾节点，并等到消费结束后返回。tryTransfer无论消费者是否消费，都直接返回。

LinkedBlockingDeque

头部和尾部，都可以添加或移除元素。工作密取，就是用这个