线程池中7种阻塞队列的介绍、区别与选择

1. ArrayBlockingQueue(常用)

基于数组的阻塞队列实现，在 ArrayBlockingQueue 内部，维护了一个定长数
组，以便缓存队列中的数据对象，这是一个常用的阻塞队列，除了一个定长数
组外，ArrayBlockingQueue 内部还保存着两个整形变量，分别标识着队列的
头部和尾部在数组中的位置。
ArrayBlockingQueue 在生产者放入数据和消费者获取数据，都是共用同一个
锁对象，由此也意味着两者无法真正并行运行，这点尤其不同于
LinkedBlockingQueue；按照实现原理来分析，ArrayBlockingQueue 完全可
以采用分离锁，从而实现生产者和消费者操作的完全并行运行。Doug Lea 之
所以没这样去做，也许是因为 ArrayBlockingQueue 的数据写入和获取操作已
经足够轻巧，以至于引入独立的锁机制，除了给代码带来额外的复杂性外，其
在性能上完全占不到任何便宜。 ArrayBlockingQueue 和
LinkedBlockingQueue 间还有一个明显的不同之处在于，前者在插入或删除
元素时不会产生或销毁任何额外的对象实例，而后者则会生成一个额外的
Node 对象。这在长时间内需要高效并发地处理大批量数据的系统中，其对于
GC 的影响还是存在一定的区别。而在创建 ArrayBlockingQueue 时，我们还
可以控制对象的内部锁是否采用公平锁，默认采用非公平锁。
一句话总结: 由数组结构组成的有界阻塞队列。

2. LinkedBlockingQueue(常用)

基于链表的阻塞队列，同 ArrayListBlockingQueue 类似，其内部也维持着一
个数据缓冲队列（该队列由一个链表构成），当生产者往队列中放入一个数据
时，队列会从生产者手中获取数据，并缓存在队列内部，而生产者立即返回；
只有当队列缓冲区达到最大值缓存容量时（LinkedBlockingQueue 可以通过
构造函数指定该值），才会阻塞生产者队列，直到消费者从队列中消费掉一份
数据，生产者线程会被唤醒，反之对于消费者这端的处理也基于同样的原理。
而 LinkedBlockingQueue 之所以能够高效的处理并发数据，还因为其对于生
产者端和消费者端分别采用了独立的锁来控制数据同步，这也意味着在高并发
的情况下生产者和消费者可以并行地操作队列中的数据，以此来提高整个队列
的并发性能。
ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 是两个最普通也是最常用
的阻塞队列，一般情况下，在处理多线程间的生产者消费者问题，使用这两个
类足以。
一句话总结: 由链表结构组成的有界（但大小默认值为
integer.MAX_VALUE）阻塞队列。

3. DelayQueue

DelayQueue 中的元素只有当其指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取到
该元素。DelayQueue 是一个没有大小限制的队列，因此往队列中插入数据的
操作（生产者）永远不会被阻塞，而只有获取数据的操作（消费者）才会被阻
塞。
一句话总结: 使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。

4. PriorityBlockingQueue

基于优先级的阻塞队列（优先级的判断通过构造函数传入的 Compator 对象来
决定），但需要注意的是 PriorityBlockingQueue 并不会阻塞数据生产者，而
只会在没有可消费的数据时，阻塞数据的消费者。
因此使用的时候要特别注意，生产者生产数据的速度绝对不能快于消费者消费
数据的速度，否则时间一长，会最终耗尽所有的可用堆内存空间。
在实现 PriorityBlockingQueue 时，内部控制线程同步的锁采用的是公平锁。
一句话总结: 支持优先级排序的无界阻塞队列。

5. SynchronousQueue

一种无缓冲的等待队列，类似于无中介的直接交易，有点像原始社会中的生产
者和消费者，生产者拿着产品去集市销售给产品的最终消费者，而消费者必须
亲自去集市找到所要商品的直接生产者，如果一方没有找到合适的目标，那么
对不起，大家都在集市等待。相对于有缓冲的 BlockingQueue 来说，少了一
个中间经销商的环节（缓冲区），如果有经销商，生产者直接把产品批发给经
销商，而无需在意经销商最终会将这些产品卖给那些消费者，由于经销商可以
库存一部分商品，因此相对于直接交易模式，总体来说采用中间经销商的模式
会吞吐量高一些（可以批量买卖）；但另一方面，又因为经销商的引入，使得
产品从生产者到消费者中间增加了额外的交易环节，单个产品的及时响应性能
可能会降低。
声明一个 SynchronousQueue 有两种不同的方式，它们之间有着不太一样的
行为。
公平模式和非公平模式的区别:
• 公平模式：SynchronousQueue 会采用公平锁，并配合一个 FIFO 队列来阻塞
多余的生产者和消费者，从而体系整体的公平策略；
• 非公平模式（SynchronousQueue 默认）：SynchronousQueue 采用非公平
锁，同时配合一个 LIFO 队列来管理多余的生产者和消费者，而后一种模式，
如果生产者和消费者的处理速度有差距，则很容易出现饥渴的情况，即可能有
某些生产者或者是消费者的数据永远都得不到处理。
一句话总结: 不存储元素的阻塞队列，也即单个元素的队列。

6. LinkedTransferQueue

LinkedTransferQueue 是一个由链表结构组成的无界阻塞 TransferQueue 队
列。相对于其他阻塞队列，LinkedTransferQueue 多了 tryTransfer 和
transfer 方法。
LinkedTransferQueue 采用一种预占模式。意思就是消费者线程取元素时，如
果队列不为空，则直接取走数据，若队列为空，那就生成一个节点（节点元素
为 null）入队，然后消费者线程被等待在这个节点上，后面生产者线程入队时
发现有一个元素为 null 的节点，生产者线程就不入队了，直接就将元素填充到
该节点，并唤醒该节点等待的线程，被唤醒的消费者线程取走元素，从调用的
方法返回。
一句话总结: 由链表组成的无界阻塞队列。

7. LinkedBlockingDeque

LinkedBlockingDeque 是一个由链表结构组成的双向阻塞队列，即可以从队
列的两端插入和移除元素。
对于一些指定的操作，在插入或者获取队列元素时如果队列状态不允许该操作
可能会阻塞住该线程直到队列状态变更为允许操作，这里的阻塞一般有两种情
况
• 插入元素时: 如果当前队列已满将会进入阻塞状态，一直等到队列有空的位置时
再讲该元素插入，该操作可以通过设置超时参数，超时后返回 false 表示操作
失败，也可以不设置超时参数一直阻塞，中断后抛出 InterruptedException 异
常
• 读取元素时: 如果当前队列为空会阻塞住直到队列不为空然后返回元素，同样可
以通过设置超时参数
一句话总结: 由链表组成的双向阻塞队列

小结：
1. 在多线程领域：所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件
满足，被挂起的线程又会自动被唤起
2. 为什么需要 BlockingQueue? 在 concurrent 包发布以前，在多线程环境下，
我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，
而这会给我们的程序带来不小的复杂度。使用后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，因为这一切 BlockingQueue 都给你一手
包办了