Java全栈

# 第一节 阻塞队列

阻塞队列是线程池的核心组件，了解阻塞队列为学习线程池打好基础。

# 1、概念

# ①阻塞

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在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤起

# ②BlockingQueue

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BlockingQueue即阻塞队列，是java.util.concurrent下的一个接口，因此不难理解，BlockingQueue是为了解决多线程中数据高效安全传输而提出的。从阻塞这个词可以看出，在某些情况下对阻塞队列的访问可能会造成阻塞。被阻塞的情况主要有如下两种：

  • 当队列满了的时候进行入队列操作
  • 当队列空了的时候进行出队列操作

因此，当一个线程试图对一个已经满了的队列进行入队列操作时，它将会被阻塞，除非有另一个线程做了出队列操作；同样，当一个线程试图对一个空队列进行出队列操作时，它将会被阻塞，除非有另一个线程进行了入队列操作。

阻塞队列主要用在生产者/消费者的场景，下面这幅图展示了一个线程生产、一个线程消费的场景：

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为什么需要BlockingQueue？好处是我们不需要关心什么时候需要阻塞线程，什么时候需要唤醒线程，因为这一切BlockingQueue都给你一手包办了。在concurrent包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。

# 2、BlockingQueue接口

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BlockingQueue接口主要有以下7个实现类：

  • ArrayBlockingQueue：由数组结构组成的有界阻塞队列。
  • LinkedBlockingQueue：由链表结构组成的有界（但大小默认值为integer.MAX_VALUE）阻塞队列。
  • PriorityBlockingQueue：支持优先级排序的无界阻塞队列。
  • DelayQueue：使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。
  • SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，也即单个元素的队列。
  • LinkedTransferQueue：由链表组成的无界阻塞队列。
  • LinkedBlockingDeque：由链表组成的双向阻塞队列。

BlockingQueue接口有以下方法：

抛出异常 特定值 阻塞 超时
插入 add(e) offer(e) put(e) offer(e,tiem,unit)
移除 remove() poll() take() poll(time,unit)
检查 element() peek() 不可用 不可用

详细说明如下：

add()

  • 正常执行返回true，
  • 当阻塞队列满时，再往队列里add插入元素会抛IllegalStateException:Queue full

element()

  • 正常情况：返回阻塞队列中的第一个元素
  • 当阻塞队列空时：再调用element()检查元素会抛出NoSuchElementException

remove()

  • 正常执行：返回阻塞队列中的第一个元素并删除这个元素
  • 当阻塞队列空时：再往队列里remove()移除元素会抛NoSuchElementException

offer(e)

  • 成功：true
  • 失败：false

poll()

  • 队列中有元素：返回删除的元素
  • 队列中无元素：返回null

peek()

  • 队列中有元素：返回队列中的第一个元素
  • 队列中无元素：返回null

put(e)

  • 队列未满：添加成功
  • 队列已满：线程阻塞等待，直到能够添加为止

take()

  • 队列非空：获取队列中的第一个元素
  • 队列为空：线程阻塞等待，直到队列非空时获取第一个元素

offer(e,tiem,unit)

如果试图执行的操作无法立即执行，该方法调用将会发生阻塞，直到能够执行，但等待时间不会超过给定值。 返回true或false以告知该操作是否成功

poll(time,unit)

如果试图执行的操作无法立即执行，该方法调用将会发生阻塞，直到能够执行，但等待时间不会超过给定值。

# 3、测试代码

// 创建一个BlockingQueue对象
BlockingQueue<String> breadShop = new ArrayBlockingQueue<>(3);

// 创建一个线程用于存放出炉的面包
new Thread(()->{

    while (true) {

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);

            String bread = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "").substring(0, 5);

            System.out.println("面包出炉：" + bread + " 货架情况：" + breadShop);

            breadShop.put(bread);

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}).start();

// 创建一个线程用于卖面包
new Thread(()->{

    while (true) {

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep((int)(Math.random()*10));

            String bread = breadShop.take();

            System.err.println("面包卖出：" + bread + " 货架情况：" + breadShop);

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}).start();

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