谈谈阻塞队列以及阻塞队列四种方法类型

    在多线程领域，所谓的阻塞，在某些情况下会挂起线程即阻塞，一旦满足某条件时，被挂起的线程又会自动被唤醒。队列的数据结构大家并不陌生，先进先出，先到先得，什么是阻塞队列呢，顾名思义，首先它是一个队列，当阻塞队列是空时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，当阻塞队列是满时，往队列里添加元素的操作将会被阻塞，那为什么需要阻塞队列呢，好处就是我们不需要关心什么时候需要阻塞线程，什么时候需要唤醒线程，，在concurrent包发布之前，线程的控制，需要程序员自己来通过synchronized来控制线程的阻塞（wait）和唤醒（notify，notifyAll），当concurrent包发布之后这一切阻塞线程都为我们一手包办了，那阻塞队列有哪些种类呢。

• ArrayBlockingQueue 是一个基于数组的有界阻塞队列，次队列按FIFO（先进先出）原则对元素进行排序
• LinkedBlockingQueue 是一个基于链表结构的有界（默认值是Integer.MAX_VALUE）阻塞队列，次队列按FIFO（先进先出）排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockQueue
• SynchronousQuere是一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于前两种
• PriorityBlockingQueue 支持优先级排序的无界阻塞队列
• DelayQueue 使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列
• LinkedTransferQueue 有链表结构组成的无界阻塞队列
• LinkedBlockingDeque 有链表结构组成的双向阻塞队列

     以后的文章我们着重讲解ArrayBlockingQueue，LinkedBlockingQueue和SynchronousQuere，因为后边说到线程池的时候主要是这三个。

    接下来，我们按照下边的表来一个一个介绍阻塞线程的方法类型。

方法类型	抛出异常	特殊值	阻塞	超时
插入	add	offer	put	offer
移除	remove	poll	take	poll
检查	element	peek	不可用	不可用

    先来看，抛出异常的add，remove，和element的阻塞队列的例子

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class BlockingQueueDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
        System.err.println(blockingQueue.add("a"));
        System.err.println(blockingQueue.add("b"));
        System.err.println(blockingQueue.add("c"));
        //        System.err.println(blockingQueue.add("d"));

        System.err.println(blockingQueue.element());

        System.err.println(blockingQueue.remove());
        System.err.println(blockingQueue.remove());
        System.err.println(blockingQueue.remove());
        //        System.err.println(blockingQueue.remove());

    }

}

当add方法的注释放开的时候，会抛出下边的错误。

true
true
true
Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: Queue full
    at java.base/java.util.AbstractQueue.add(AbstractQueue.java:98)
    at java.base/java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue.add(ArrayBlockingQueue.java:326)
    at BlockingQueueDemo.main(BlockingQueueDemo.java:12)
 

当remove方法的注释放开的时候，会抛出下边的错误，说明add方法，remove方法一言不和就抛出异常。

true
true
true
a
a
b
c
Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException
    at java.base/java.util.AbstractQueue.remove(AbstractQueue.java:117)
    at BlockingQueueDemo.main(BlockingQueueDemo.java:19)
 

    再来看，不抛出异常的offer，peek，和poll的阻塞队列的例子

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class BlockingQueueDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
        System.err.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.err.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.err.println(blockingQueue.offer("c"));
        System.err.println(blockingQueue.offer("d"));

        System.err.println(blockingQueue.peek());

        System.err.println(blockingQueue.poll());
        System.err.println(blockingQueue.poll());
        System.err.println(blockingQueue.poll());
        System.err.println(blockingQueue.poll());

    }

}

    从下边的执行结果来看，当往阻塞队列里追加元素的时候会返回false，以及当从空的阻塞队列中删除元素的时候，会返回null，这样程序相比直接抛出异常会显得友好些。

true
true
true
false
a
a
b
c
null

    我们再来说说上表中第三种情况的put，take方法，阻塞，即不抛异常，也不返回结果，我们在看来看一个demo

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class BlockingQueueDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
        System.err.println("===============");
        //blockingQueue.put("d");

        blockingQueue.take();
        blockingQueue.take();
        blockingQueue.take();
        //blockingQueue.take();
    }

}

    首先创建容量为3的阻塞队列，当3个元素加满的时候，在想往容器中追加元素的时候，阻塞队列会一直等待，take方法也是一样的，当阻塞队列为空的时候，在想从队列当中take元素时，也是会阻塞。

    最后，我们看看第四种情况，带时间参数的阻塞队列。

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class BlockingQueueDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
        System.err.println(blockingQueue.offer("a", 2, TimeUnit.SECONDS));
        System.err.println(blockingQueue.offer("b", 2, TimeUnit.SECONDS));
        System.err.println(blockingQueue.offer("c", 2, TimeUnit.SECONDS));
        System.err.println(blockingQueue.offer("d", 2, TimeUnit.SECONDS));

    }

}

    从执行结果来看，设定阻塞时间后，在指定的时间内没有添加成功的话，会返回结果，不阻塞，相比阻塞的方法也得友好。

true
true
true
false

    阻塞队列以及阻塞队列的四种方法类型介绍到这里，实际的开发过程中，根据自己的业务场景来选择具体的方法类型，好的，下篇见。