JDK容器与并发—Queue—Interface

框架概览

接口介绍

Queue

      俗称队列，其设计目标是存储处理前的元素。在Collection基础上，新增了入队、出队、访问队首元素的方法：

1）Queue有两套功能相同的方法：add、remove、element分别为入队、出队、访问队首元素方法的抛出异常版本；offer、poll、peek则为返回特殊值的版本：

2）offer在有界队列中常用，当队列已满时，元素入队会返回false而不是抛出异常，因为这一般当作正常情况；
3）按照元素出入队顺序可分为：FIFO队列、LIFO队列、优先级队列，这三种队列的一个共同点是：remove、poll返回的元素都是队首元素：

4）Queue一般不自行实现基于元素的equals、hashCode方法，因为在队列中可能存在多个相等的元素，但是它们的顺序是不同的，“顺序”在队列中是很特别的。

BlockingQueue

      俗称阻塞队列，支持删除时一直等到有元素，增加时一直等到队列有容量空间：

1）其设计主要目标是用作生产者—消费者队列；

2）BlockingQueue实现类是线程安全的，其方法采用锁或其他形式并发（如lock-free、wait-free等）实现原子性，对于批量操作addAll、ContainsAll、retainAll、removeAll不一定是原子的，除非特别实现；

3）其存在4种不同版本的操作：

4）BlockingQueue有内部容量限制，可采用remainingCapacity()查看，若无则为Integer.MAX_VALUE；

5）不支持null元素，增加null会抛出NullPointerException，null用于给poll操作检查是否失败；

6）内存一致性原则：先于“添加元素到BlockingQeque队列”的操作happens-before后于“获取或删除该元素”的操作；

7）生产者—消费者应用场景，在多个生产者、消费者线程下线程安全：

class Producer implements Runnable {
	private final BlockingQueue queue;
	Producer(BlockingQueue q) { queue = q; }
	public void run() {
		try {
			while (true) { queue.put(produce()); }
		} catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}
	}
	Object produce() { ... }
}

class Consumer implements Runnable {
	private final BlockingQueue queue;
	Consumer(BlockingQueue q) { queue = q; }
	public void run() {
		try {
			while (true) { consume(queue.take()); }
		} catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}
	}
	void consume(Object x) { ... }
}

class Setup {
	void main() {
		BlockingQueue q = new SomeQueueImplementation();
		Producer p = new Producer(q);
		Consumer c1 = new Consumer(q);
		Consumer c2 = new Consumer(q);
		new Thread(p).start();
		new Thread(c1).start();
		new Thread(c2).start();
	}
}

Deque

      俗称双端队列，支持有界容量、无界容量。

Deque不支持List的索引访问方式；尽管允许null元素，但尽量避免使用，null用做方法的特殊值；一般不定义基于元素的equals、hashCode方法，而采用Object的原生方法。

自有方法：

用作FIFO等效方法：

用作LIFO(Stack)等效方法：

BlockingDeque

      Blocking+Deque：

内存一致性原则：先于“添加元素到BlockingDeque队列”的操作happens-before后于“获取或删除该元素”的操作；

TransferQueue

      Blocking+Transfer，俗称传输队列，支持生产者等待消费者获取元素。