上一篇文章中主要讲了单线程中的优先级队列 Java优先级队列PriorityQueue，本文主要讲多线程中使用阻塞队列。
目录- 一、BlockingQueue阻塞队列接口介绍
- 二、ArrayBlockingQueue阻塞队列
- 三、linkedBlockingQueue 阻塞队列
- 四、ArrayBlockingQueue 和 linkedBlockingQueue 的区别
阻塞队列多用于多线程间数据的传递，比如生产者与消费者，A线程往阻塞队列中加数据，B线程往阻塞队列里取数据。所谓阻塞也就是如果队列满了就等一等阻塞在那里，直到有数据再往队列里放或取。阻塞队列多用于多线程处理数据。
实现了公共接口BlockingQueue的阻塞队列有：
ArrayBlockingQueue，linkedBlockingDeque，DelayQueue，，linkedTransferQueue，PriorityBlockingQueue，SynchronousQueue 。
其中ArrayBlockingQueue，linkedBlockingDeque比较常用。
添加元素：
BlockingQueue 提供了以下方法用于添加元素
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| add() | 如果插入成功则返回 true，否则抛出 IllegalStateException 异常 |
| put() | 将指定的元素插入队列，如果队列满了，那么会阻塞直到有空间插入 |
| offer() | 如果插入成功则返回 true，否则返回 false |
| offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) | 尝试将元素插入队列，如果队列已满，那么会阻塞直到有空间插入 |
获取元素：
BlockingQueue 提供了以下方法用于获取元素
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| take() | 获取队列的头部元素并将其删除，如果队列为空，则阻塞并等待元素变为可用 |
| poll(long timeout, TimeUnit unit) | 检索并删除队列的头部，如有必要，等待指定的等待时间以使元素可用，如果超时，则返回 null |
ArrayBlockingQueue： ArrayBlockingQueue是一个由数组支持的有界阻塞队列。其队列创建时必须指定队列大小，一旦创建，我们就不能增加或缩小队列的大小。如果我们尝试将一个元素插入到一个满了的队列中，那么它将导致操作阻塞。同样，如果我们尝试从空队列中取出一个元素，那么操作也会被阻塞。ArrayBlockingQueue采用FIFO （先进先出）顺序。队列头部或前面的元素是该队列中所有元素中最旧的元素。该队列尾部的元素是该队列所有元素的最新元素。新元素总是插入到队列的末尾或末尾，检索操作获取队列头的元素。
ArrayBlockingQueue示例：
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue p = new ArrayBlockingQueue<>(3);
//开一个线程作为生产者
new Thread(() -> {
try {
p.put(0);
p.put(2);
p.put(5);
p.put(6);
p.put(7);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
//开一个线程作为消费者
new Thread(() -> {
try {
System.out.println(p.take());
System.out.println(p.take());
System.out.println(p.take());
System.out.println(p.take());
System.out.println(p.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
输出：
0 2 5 6 7三、linkedBlockingQueue 阻塞队列
linkedBlockingQueue : linkedBlockingQueue是一个由链表节点支持的可选有界BlockingQueue。创建linkedBlockingQueue队列时即可以指定队列初始大小，也可以不指定，如果不指定，容量等于Integer.MAX_VALUE就是无界限队列。linkedBlockingQueue采用FIFO （先进先出）顺序，队列头部或前面的元素是该队列中所有元素中最旧的元素。该队列尾部的元素是该队列所有元素的最新元素。新元素总是插入到队列的末尾或末尾，检索操作获取队列头的元素。链表队列linkedBlockingQueue 通常比基于数组的ArrayBlockingQueue队列具有更高的吞吐量，但在大多数并发应用程序中的可预测性能较差。
linkedBlockingQueue示例：
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.linkedBlockingQueue;
public class MainServer {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue p = new linkedBlockingQueue<>();
//开一个线程作为生产者
new Thread(() -> {
try {
p.put(0);
p.put(2);
p.put(5);
p.put(6);
p.put(7);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
//开一个线程作为消费者
new Thread(() -> {
try {
System.out.println(p.take());
System.out.println(p.take());
System.out.println(p.take());
System.out.println(p.take());
System.out.println(p.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
输出：
0 2 5 6 7四、ArrayBlockingQueue 和 linkedBlockingQueue 的区别
| ArrayBlockingQueue | linkedBlockingQueue |
|---|---|
| ArrayBlockingQueue是有界的，它的大小在创建后永远不会改变。 | linkedBlockingQueue是可选有界的，你可以选择一个上限。如果未指定上限，默认使用Integer.MAX_VALUE作为上限。 |
| 吞吐量低于linkedBlockingQueue | 吞吐量高于ArrayBlockingQueue |
| 使用单锁双条件算法。生产者和消费者共享一个锁。 | 两个锁队列算法，并且有两个锁条件 putLock 和 takeLock 分别用于从队列中插入和删除元素。 |
| ArrayBlockingQueue 始终持有一个对象数组 | linkedBlockingQueue 是一个带有三个对象字段的对象的链表节点。 |
总结：
如果不需要阻塞队列，优先选择ConcurrentlinkedQueue；如果需要阻塞队列，队列大小固定优先选择ArrayBlockingQueue，队列大小不固定优先选择linkedBlockingQueue；如果需要对队列进行排序，选择PriorityBlockingQueue；如果需要一个快速交换的队列，选择SynchronousQueue；如果需要对队列中的元素进行延时操作，则选择DelayQueue。
拓展： ArrayBlockingQueue 和linkedBlockingQueue都是加锁来实现的线程安全阻塞队列。与ArrayBlockingQueue 和linkedBlockingQueue不同，采用 CAS操作实现的ConcurrentlinkedQueue并发队列也能实现高吞吐量。
参考：
BlockingQueue比较小结
