并发编程--阻塞队列LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue

阻塞队列概要

阻塞队列与我们平常接触的普通队列(LinkedList或ArrayList等)的最大不同点，在于阻塞队列支出阻塞添加和阻塞删除方法。

 

阻塞添加

所谓的阻塞添加是指当阻塞队列元素已满时，队列会阻塞加入元素的线程，直队列元素不满时才重新唤醒线程执行元素加入操作。(put方法)

 

阻塞删除

阻塞删除是指在队列元素为空时，删除队列元素的线程将被阻塞，直到队列不为空再执行删除操作(一般都会返回被删除的元素)（take方法）

 

插入方法：

• add(E e) : 添加成功返回true，失败抛IllegalStateException异常
• offer(E e) : 成功返回 true，如果此队列已满，则返回 false。
• put(E e) :将元素插入此队列的尾部，如果该队列已满，则一直阻塞；

 

删除方法:

• remove(Object o) :移除指定元素,成功返回true，失败返回false
• poll() : 获取并移除此队列的头元素，若队列为空，则返回 null
• take()：获取并移除此队列头元素，若没有元素则一直阻塞。

 

检查方法：

• element() ：获取但不移除此队列的头元素，没有元素则抛异常
• peek() :获取但不移除此队列的头；若队列为空，则返回 null。

 

 

ArrayBlockingQueue的基本使用

ArrayBlockingQueue 是一个用数组实现的有界阻塞队列，其内部按先进先出的原则对元素进行排序，其中put方法和take方法为添加和删除的阻塞方法，

代码比较简单， Consumer 消费者和 Producer 生产者，通过ArrayBlockingQueue 队列获取和添加元素，其中消费者调用了take()方法获取元素当队列没有元素就阻塞，生产者调用put()方法添加元素，当队列满时就阻塞，通过这种方式便实现生产者消费者模式。比直接使用等待唤醒机制或者Condition条件队列来得更加简单。

 

package com.zejian.concurrencys.Queue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ArrayBlockingQueueDemo {
    private final static ArrayBlockingQueue queue= new ArrayBlockingQueue<>(1);
    public static void main(String[] args){
        new Thread(new Producer(queue)).start();
        new Thread(new Producer(queue)).start();
        new Thread(new Consumer(queue)).start();
        new Thread(new Consumer(queue)).start();
    }
}

 class Apple {
    public Apple(){
    }
 }

/**生产者线程**/
class Producer implements Runnable{
    private final ArrayBlockingQueue mAbq;
    Producer(ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue){
        this.mAbq = arrayBlockingQueue;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            Produce();
        }
    }

    private void Produce(){
        try {
            Apple apple = new Apple();
            mAbq.put(apple);
            System.out.println("生产:"+apple);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

/** 消费者线程**/
class Consumer implements Runnable{

    private ArrayBlockingQueue mAbq;
    Consumer(ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue){
        this.mAbq = arrayBlockingQueue;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
                comsume();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private void comsume() throws InterruptedException {
        Apple apple = mAbq.take();
        System.out.println("消费Apple="+apple);
    }
}

生产:com.zejian.concurrencys.Queue.Apple@109967f

消费Apple=com.zejian.concurrencys.Queue.Apple@109967f

生产:com.zejian.concurrencys.Queue.Apple@269a77

生产:com.zejian.concurrencys.Queue.Apple@1ce746e

消费Apple=com.zejian.concurrencys.Queue.Apple@269a77

消费Apple=com.zejian.concurrencys.Queue.Apple@1ce746e

 

有点需要注意的是ArrayBlockingQueue内部的阻塞队列是通过重入锁ReenterLock和Condition条件队列实现的，所以ArrayBlockingQueue中的元素存在公平访问与非公平访问的区别，对于公平访问队列，被阻塞的线程可以按照阻塞的先后顺序访问队列，即先阻塞的线程先访问队列。而非公平队列，当队列可用时，阻塞的线程将进入争夺访问资源的竞争中，也就是说谁先抢到谁就执行，没有固定的先后顺序。创建公平与非公平阻塞队列代码如下：

//默认非公平阻塞队列
ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(2);
//公平阻塞队列
ArrayBlockingQueue queue1 = new ArrayBlockingQueue(2,true);

//构造方法源码
public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
     this(capacity, false);
 }

public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
     if (capacity <= 0)
         throw new IllegalArgumentException();
     this.items = new Object[capacity];
     lock = new ReentrantLock(fair);
     notEmpty = lock.newCondition();
     notFull =  lock.newCondition();
 }

注意：

在正常情况下，链接队列的吞吐量要高于基于数组的队列（ArrayBlockingQueue），因为其内部实现添加和删除操作使用的两个ReenterLock来控制并发执行，而ArrayBlockingQueue内部只是使用一个ReenterLock控制并发，因此LinkedBlockingQueue的吞吐量要高于ArrayBlockingQueue。