浅谈阻塞队列 BlockingQueue

关于阻塞队列，具体写过几篇源码剖析的文章。

• ArrayBlockingQueue 源码解析
• LinkedBlockingQueue 源码解析
• PriorityBlockingQueue 源码解析
• SynchronousQueue 源码解析
• DelayQueue 源码解析

常用的这几个阻塞队列，都逐一解析了一遍。

今天做一个大概的总结。

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• 线程安全

阻塞队列首先在强调一点，它是线程安全的，也就是支持多并发的。

需要说的要，线程安全，指的是入队出队等等操作，内部用了锁、或者其它的并发控制技术，

比如CAS，再比如延时队列中的 leader 设计。

但是，阻塞队列里提供的集合操作，不是线程安全的，

比如 containsAll removeAll 等等，这些方法想要线程安全，需要自己实现。
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• 阻塞

所谓阻塞，大概的意思是：

当队满的情况下，要放入元素，它可以一直等到，队列中有空位时，再让元素放进去。

当队空的情况下，要取出元素，它可以一直等到，队列中有新元素时，再让其取走。

也不是所有的入队/出队 操作都会阻塞，

比如插入元素

add( e) 方法，当没有空位时，会抛出异常。

offer(e) 方法，当没有空位时，会返回一个特殊值，比如 一个 boolean 值

put(e) 方法，当没有空位时，就会阻塞

offer(e, time, unit) 方法，当一定时限内没有空位，则会超时

BlockingQueue 中的 API 方法是很丰富的，可根据自己的需要选择不同的方法。
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• 不接受 null 值

你不能把 null 插入到 阻塞队列中，会直接抛出 NullPointerException()。

这是个前提要求，为啥呢？

因为有些方法，可能返回 null，它是有操作意义的。

比如 poll() 方法，可能会返回 null ，表明队列中没有元素。
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• ArrayBlockingQueue

基于数组实现的，初始化时，就确定了数组的大小，也不支持扩容。入队和出队是同一把锁。

也就是说，同一时刻，只能进行其中的一种操作，不可能出队入队同一时刻发生。

内部维护了两个指针，分别是出队的下标，入队的下标。

需要注意一点的是，虽然是一把锁，但 Condition 却是两个 。

    /** Main lock guarding all access */
    final ReentrantLock lock;

    /** Condition for waiting takes */
    private final Condition notEmpty;

    /** Condition for waiting puts */
    private final Condition notFull;

• LinkedBlockingQueue

基于链表实现，可近似认为容量没限制。

容量没有限制，如果一直有入队操作，会不会内存溢出呀？

采用的是双锁，出队操作对应出队锁，入队操作对应入队锁。

也就是说，同一时刻，出队与入队可并行。
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• PriorityBlockingQueue

是特殊的一个阻塞队列，底层用了 PriorityQueue，也就是用了 堆 这种数据结构。

在入队也出队时，高效的实现元素排序，操作的时间复杂度为 O(logn)。

只要对 堆 这种数据结构熟悉，那这个阻塞队列就很容易就理解了。

它的默认初始容量是 11 ，能自动扩容。

元素少于 64 时，是一次扩容一倍，否则一次扩容 50%。
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• SynchronousQueue

这是个更为特殊的阻塞队列，容量为0。

入队操作和出队操作，同时出现时，才会成功。

即 A 线程的入队操作，碰上 B 线程的出队操作，两者相当于现场传递。

单独的入队，单独的出队，要么是失败，要么是阻塞。

这个阻塞队列的代码实现，是很不好懂，它在 CachedThreadPool 中有被使用。
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• DelayQueue

这是一个延时队列，底层用了PriorityQueue 实现排序功能，

实现了 Delayed 这个接口，可以做到到期的对象才能出队。

入队则不受什么限制。

在出队源码中，并发控制的非常好，而且还有一个leader 设计，很是独特。