Java 中的阻塞队列

一.什么是阻塞队列?

阻塞队列是一个在队列基础上又支持了两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持 阻塞和插入和移除方法。

  • 支持阻塞的插入方法:队列满时,队列会阻塞插入元素的线程,直到队列不满。
  • 支持阻塞的移除方法:队列空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。

二.阻塞队列的应用场景

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是向队列里添加元素的线程,消费者是从队列里取元素的线程。简而言之,阻塞队列是生产者用来存放元素、消费者获取元素的容器。

 

 三 插入和移除操作的4中处理方式

     方法/处理方式 抛出异常 返回特殊值 一直阻塞 超时退出
             插入方法     add(e)  offer(e)   put(e)  offer(e,time,unit)
             移除方法     remove()  poll()  take() poll(time,unit)
             检查方法    element()  peek()  不可用  不可用

 

 

四 JAVA里的阻塞队列

JAVA 7 提供了7个阻塞队列,如下

1 ArrayBlockingQueue 

          一个由数组结构组成的有界阻塞队列,此队列按照先进先出(FIFO)的原则对元素进行排序。

          但是默认情况下不保证线程公平的访问队列,即如果队列满了,那         么 被 阻塞在外面的线程对队列访问的顺序是不能保证线程公平(即先阻塞,先插入)的。

 

2 LinkedBlockingQueue

      一个由链表结构组成的有界阻塞队列,此列的默认和最大长度为 Integer.Max_value 此队列按照先出先进的原则对元素进行排序

3 PriorityBlockingQueue

       一个支持优先级的无界阻塞队列,默认情况元素采取自然 顺序升序排列。也可以自定义类实现CompareTo()方法来指定元素排序规则,或者初始化 PriorityBlockingQueue 时,指定构造参数Comparator 来对元素进行排序。需要注意的是不能保证同优先级元素的顺序。

4 DelayQueue 

       一个使用优先队列实现的无界阻塞队列,队列使用PriorityQueue来实现。队列中的元素必须实现Delayed接口,在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。

  应用场景: 

  • 缓存系统的设计
  • 定时任务调度

5 SynchronousQueue 

      一个不存储元素的阻塞队列,每一个put必须等待一个take操作,否则不能继续添加元素。并且他支持公平访问队列。

       它支持公平访问队列。

       默认情况下线程采用非公平性策略访问队列。

       非常适合于传递性场景,比如在一个线程中使用的数据,传递给另外一个线程使用,SynchronousQueue的吞吐量高于         LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue

6 LinkedTransferQueue

     由链表结构组成的无界阻塞列。相对于其他阻塞队列,多了tryTransfer和transfer方法

  • transfer方法,如果当前有消费者正在等待接收元素(take或者待时间限制的poll方法),transfer可以把生产者传入的元素立刻传给消费者。如果没有消费者等待接收元素,则将元素放在队列的tail节点,并等到该元素被消费者消费了才返回。
  • tryTransfer方法,用来试探生产者传入的元素能否直接传给消费者。,如果没有消费者在等待,则返回false。和上述方法的区别是该方法无论消费者是否接收,方法立即返回。而transfer方法是必须等到消费者消费了才返回。

7 LinkedBlockingDeque

     一个由链表结构的双向阻塞队列,优势在于多线程入队时,减少一半的竞争。

    双向队列指的是可以从队列的两端插入和移出元素。

    在初始化LinkedBlockingDeque时可以初始化队列的容量,用来防止其再扩容时过渡膨胀。另外双向阻塞队列可以运用在“工作窃取”模式中。

     

 

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