并发编程之并发队列

一、并发队列

在并发队列上JDK提供了两套实现，

一个是以ConcurrentLinkedQueue为代表的高性能队列非阻塞，

一个是以BlockingQueue接口为代表的阻塞队列，无论哪种都继承自Queue。

1、阻塞队列与非阻塞队

阻塞队列与普通队列的区别在于：

阻塞队列：

• 当队列是空的时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他的线程往空的队列插入新的元素；
• 当队列是满时，往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞，直到其他的线程使队列重新变得空闲起来，如从队列中移除一个或者多个元素，或者完全清空队列.

2、ConcurrentLinkedQeque

ConcurrentLinkedQueue : 是一个适用于高并发场景下的队列，通过无锁的方式，实现了高并发状态下的高性能，通常ConcurrentLinkedQueue性能好于BlockingQueue.它是一个基于链接节点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循先进先出的原则。头是最先加入的，尾是最近加入的，该队列不允许null元素。

// 非阻塞式队列，无界队列
ConcurrentLinkedDeque q = new ConcurrentLinkedDeque();
    q.offer("张三");
    q.offer("李四");
    q.offer("王五");
    //从头获取元素,删除该元素
    System.out.println(q.poll());
    //从头获取元素,不刪除该元素
    System.out.println(q.peek());
    //获取总长度
    System.out.println(q.size());

3、BlockingQueue

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：

• 在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
• 当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。

在Java中，BlockingQueue的接口位于java.util.concurrent 包中(在Java5版本开始提供)，由上面介绍的阻塞队列的特性可知，阻塞队列是线程安全的。

1）、ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是一个有边界的阻塞队列，它的内部实现是一个数组。有边界的意思是它的容量是有限的，我们必须在其初始化的时候指定它的容量大小，容量大小一旦指定就不可改变。

ArrayBlockingQueue是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部。下面是一个初始化和使用ArrayBlockingQueue的例子：

 arrays = new ArrayBlockingQueue(3);
    arrays.offer("张三");
     arrays.offer("李四");
    arrays.offer("王五");
    arrays.offer("666", 3, TimeUnit.SECONDS); // 队列满了，阻塞3秒后向下执行
    System.out.println(arrays.poll()); // 张三
    System.out.println(arrays.poll()); // 李四
    System.out.println(arrays.poll()); // 王五
    System.out.println(arrays.poll(3, TimeUnit.SECONDS)); //队列为空，阻塞3秒后结束

2）、LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue阻塞队列大小的配置是可选的，如果我们初始化时指定一个大小，它就是有边界的，如果不指定，它就是无边界的。说是无边界，其实是采用了默认大小为Integer.MAX_VALUE的容量 。它的内部实现是一个链表。

和ArrayBlockingQueue一样，LinkedBlockingQueue 也是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部。下面是一个初始化和使LinkedBlockingQueue的例子：

LinkedBlockingQueue linkedBlockingQueue = new LinkedBlockingQueue(3);
linkedBlockingQueue.add("张三");
linkedBlockingQueue.add("李四");
linkedBlockingQueue.add("李四");
System.out.println(linkedBlockingQueue.size()); // 3

3)、PriorityBlockingQueue（有界，快满时自动扩容，看似无界）

PriorityBlockingQueue是一个没有边界的队列，它的排序规则和 java.util.PriorityQueue一样。需要注意，PriorityBlockingQueue中允许插入null对象。

所有插入PriorityBlockingQueue的对象必须实现 java.lang.Comparable接口，队列优先级的排序规则就是按照我们对这个接口的实现来定义的。

另外，我们可以从PriorityBlockingQueue获得一个迭代器Iterator，但这个迭代器并不保证按照优先级顺序进行迭代。

4）、SynchronousQueue

SynchronousQueue队列内部仅允许容纳一个元素。当一个线程插入一个元素后会被阻塞，除非这个元素被另一个线程消费。

5）、使用BlockingQueue模拟生产者与消费者

class ProducerThread implements Runnable {
    private BlockingQueue blockingQueue;
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger();
    private volatile boolean FLAG = true;

    public ProducerThread(BlockingQueue blockingQueue) {
        this.blockingQueue = blockingQueue;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()   "生产者开始启动....");
        while (FLAG) {
            String data = count.incrementAndGet()   "";
            try {
                boolean offer = blockingQueue.offer(data, 2, TimeUnit.SECONDS);
                if (offer) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()   ",生产队列"   data   "成功..");
                } else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()   ",生产队列"   data   "失败..");
                }
                Thread.sleep(1000);
            } catch (Exception e) {

            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()   ",生产者线程停止...");
    }

    public void stop() {
        this.FLAG = false;
    }

}

class ConsumerThread implements Runnable {
    private volatile boolean FLAG = true;
    private BlockingQueue blockingQueue;

    public ConsumerThread(BlockingQueue blockingQueue) {
        this.blockingQueue = blockingQueue;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()   "消费者开始启动....");
        while (FLAG) {
            try {
                String data = blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS);
                if (data == null || data == "") {
                    FLAG = false;
                    System.out.println("消费者超过2秒时间未获取到消息.");
                    return;
                }
                System.out.println("消费者获取到队列信息成功,data:"   data);

            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            }
        }
    }

}

public class Test0008 {

    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<>(3);
        ProducerThread producerThread = new ProducerThread(blockingQueue);
        ConsumerThread consumerThread = new ConsumerThread(blockingQueue);
        Thread t1 = new Thread(producerThread);
        Thread t2 = new Thread(consumerThread);
        t1.start();
        t2.start();
        //10秒后 停止线程..
        try {
            Thread.sleep(10*1000);
            producerThread.stop();
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }
    }

}

1. ArrayDeque, （数组双端队列） 
2. PriorityQueue, （优先级队列） 
3. ConcurrentLinkedQueue, （基于链表的并发队列） 
4. DelayQueue, （延期阻塞队列）（阻塞队列实现了BlockingQueue接口） 
5. ArrayBlockingQueue, 常用（基于数组的并发阻塞队列） 
6. LinkedBlockingQueue, 常用（基于链表的FIFO阻塞队列） 
7. LinkedBlockingDeque, （基于链表的FIFO双端阻塞队列） 
8. PriorityBlockingQueue,常用 （带优先级的无界阻塞队列，） 
9. SynchronousQueue常用 （并发同步阻塞队列）

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