Java并發(fā)隊(duì)列BlockingQueue怎么用

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BlockingQueue

首先，最基本的來說， BlockingQueue 是一個(gè)先進(jìn)先出的隊(duì)列（Queue），為什么說是阻塞（Blocking）的呢？是因?yàn)?BlockingQueue 支持當(dāng)獲取隊(duì)列元素但是隊(duì)列為空時(shí)，會(huì)阻塞等待隊(duì)列中有元素再返回；也支持添加元素時(shí)，如果隊(duì)列已滿，那么等到隊(duì)列可以放入新元素時(shí)再放入。

BlockingQueue 是一個(gè)接口，繼承自 Queue，所以其實(shí)現(xiàn)類也可以作為 Queue 的實(shí)現(xiàn)來使用，而 Queue 又繼承自 Collection 接口。

BlockingQueue 對(duì)插入操作、移除操作、獲取元素操作提供了四種不同的方法用于不同的場(chǎng)景中使用：1、拋出異常；2、返回特殊值（null 或 true/false，取決于具體的操作）；3、阻塞等待此操作，直到這個(gè)操作成功；4、阻塞等待此操作，直到成功或者超時(shí)指定時(shí)間。總結(jié)如下：

	Throws exception	Special value	Blocks	Times out
Insert	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e, time, unit)
Remove	remove()	poll()	take()	poll(time, unit)
Examine	element()	peek()	not applicable	not applicable

BlockingQueue 的各個(gè)實(shí)現(xiàn)都遵循了這些規(guī)則，當(dāng)然我們也不用死記這個(gè)表格，知道有這么回事，然后寫代碼的時(shí)候根據(jù)自己的需要去看方法的注釋來選取合適的方法即可。

對(duì)于 BlockingQueue，我們的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)該在 put(e) 和 take() 這兩個(gè)方法，因?yàn)檫@兩個(gè)方法是帶阻塞的。

BlockingQueue 不接受 null 值的插入，相應(yīng)的方法在碰到 null 的插入時(shí)會(huì)拋出 NullPointerException 異常。null 值在這里通常用于作為特殊值返回（表格中的第三列），代表 poll 失敗。所以，如果允許插入 null 值的話，那獲取的時(shí)候，就不能很好地用 null 來判斷到底是代表失敗，還是獲取的值就是 null 值。

一個(gè) BlockingQueue 可能是有界的，如果在插入的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)隊(duì)列滿了，那么 put 操作將會(huì)阻塞。通常，在這里我們說的無界隊(duì)列也不是說真正的無界，而是它的容量是 Integer.MAX_VALUE（21億多）。

BlockingQueue 是設(shè)計(jì)用來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者隊(duì)列的，當(dāng)然，你也可以將它當(dāng)做普通的 Collection 來用，前面說了，它實(shí)現(xiàn)了 java.util.Collection 接口。例如，我們可以用 remove(x) 來刪除任意一個(gè)元素，但是，這類操作通常并不高效，所以盡量只在少數(shù)的場(chǎng)合使用，比如一條消息已經(jīng)入隊(duì)，但是需要做取消操作的時(shí)候。

BlockingQueue 的實(shí)現(xiàn)都是線程安全的，但是批量的集合操作如 addAll, containsAll, retainAll 和 removeAll 不一定是原子操作。如 addAll(c) 有可能在添加了一些元素后中途拋出異常，此時(shí) BlockingQueue 中已經(jīng)添加了部分元素，這個(gè)是允許的，取決于具體的實(shí)現(xiàn)。

BlockingQueue 不支持 close 或 shutdown 等關(guān)閉操作，因?yàn)殚_發(fā)者可能希望不會(huì)有新的元素添加進(jìn)去，此特性取決于具體的實(shí)現(xiàn)，不做強(qiáng)制約束。

最后，BlockingQueue 在生產(chǎn)者-消費(fèi)者的場(chǎng)景中，是支持多消費(fèi)者和多生產(chǎn)者的，說的其實(shí)就是線程安全問題。

相信上面說的每一句都很清楚了，BlockingQueue 是一個(gè)比較簡單的線程安全容器，下面我會(huì)分析其具體的在 JDK 中的實(shí)現(xiàn)，這里又到了 Doug Lea 表演時(shí)間了。

BlockingQueue 實(shí)現(xiàn)之 ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue 是 BlockingQueue 接口的有界隊(duì)列實(shí)現(xiàn)類，底層采用數(shù)組來實(shí)現(xiàn)。

其并發(fā)控制采用可重入鎖來控制，不管是插入操作還是讀取操作，都需要獲取到鎖才能進(jìn)行操作。

ArrayBlockingQueue 共有以下幾個(gè)屬性：

// 用于存放元素的數(shù)組
final Object[] items;
// 下一次讀取操作的位置
int takeIndex;
// 下一次寫入操作的位置
int putIndex;
// 隊(duì)列中的元素?cái)?shù)量
int count;
// 以下幾個(gè)就是控制并發(fā)用的同步器
final ReentrantLock lock;
private final Condition notEmpty;
private final Condition notFull;

我們用個(gè)示意圖來描述其同步機(jī)制：

好了， PriorityBlockingQueue 我們也說完了。

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