JUC并发编程——阻塞队列（基于狂神说的学习笔记）

阻塞队列

顾名思义：

当写入时：如果队列满了，则必须阻塞等待

当读取时，如果队列为空，则必须阻塞等待

BlockingQueue

List、Set、BlockingQueue同级，都继承于Collection,且BlockingQueue下级有ArrayBlockingQueue以及LinkBlockingQueue，即BlockingQueue有两种表达形式，数组型以及链表型

什么情况下我们会使用阻塞队列：多线程并发处理，线程池

学会使用队列

添加、移除

四组API

方式	抛出异常	不抛出异常，有返回值	阻塞等待	超时等待
添加	add	offer	take	offer(“a”,2,TimeUnit.SECONDS)
移除	remove	poll	put	poll(2,TimeUnit.SECONDS);
判断队列首部	element	peek	-	-

1、抛出异常

package bq;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        test1();
    }

    /**
     * 抛出异常
     */
    public static void test1(){
        // capacity:队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));

        // IllegalStateException 队列已满，抛出异常
        // System.out.println(blockingQueue.add("d"));
        
        // 查看队首元素
        System.out.println(blockingQueue.element());
        
        System.out.println("==================================");
        // FIFO,弹出队头
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());

        // NoSuchElementException 队列为空，抛出异常
        //System.out.println(blockingQueue.remove());
        

    }
}

2、不会抛出异常

package bq;

import java.sql.Array;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        test2();
    }

    /**
     * 有返回值
     * 不抛出异常
     */
    public static void test2(){
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
        // 队满，不抛出异常，返回false
        System.out.println(blockingQueue.offer("d"));
        
        // 取出队首元素
        System.out.println(blockingQueue.peek());
        
        System.out.println("=================================");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        // 队空，不抛出异常，返回null
        System.out.println(blockingQueue.poll());
    }
}

3、阻塞等待

package bq;

import java.sql.Array;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        test3();
    }

    /**
     * 等待，阻塞（一直阻塞）
     *
     */
    public static void test3() throws InterruptedException {
        // 队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        // 一直阻塞
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
        // blockingQueue.put("d"); // 队列没有位置了，一直阻塞

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        // 队列为空，会一直等待，等待元素进来然后被取出
        // System.out.println(blockingQueue.take());
    }

}

4、超时等待

package bq;

import java.sql.Array;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        test4();
    }
    /**
     * 等待，阻塞（等待超时）
     */
    public static void test4() throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        blockingQueue.offer("a");
        blockingQueue.offer("b");
        blockingQueue.offer("c");

        // 队满，等待两秒，若两秒内出现空位，则入队，否则直接放弃入队
        blockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS);

        System.out.println("=======================");

        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        // 队空，等待两秒，若两秒内出现元素，则出队，否则直接放弃
        blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS);
    }
}

SynchronousQueue 同步队列

没有容量，必须等待取出来之后，才能再往里面放一个元素

下面来自文心一言

SynchronousQueue是Java中的一种特殊队列，它是一个线程安全的队列，不存储任何元素，每次插入操作必须等待其他线程的删除操作，反之亦然。

它的内部只能够容纳单个元素，如果队列已有一元素的话，试图向队列中插入一个新元素的线程将会阻塞，直到另一个线程将该元素从队列中抽走。同样，如果队列为空，试图向队列中抽取一个元素的线程将会阻塞，直到另一个线程向队列中插入了一条新的元素。

SynchronousQueue常用于实现生产者-消费者模型，生产者和消费者在同一池中协调工作。在这种情况下，SynchronousQueue可以避免生产者和消费者之间的竞争条件和死锁问题。

很多小伙伴在写狂神说的代码时（包括我自己）会发现，有时候put了2次才take1次，实际上并不是synchronousQueue出现了问题。 问题是因为put语句在打印语句之后，在并发下，有可能先打印了“T1 put 2”，但实际上并没有put操作，等到take了之后，才put，也就是说，实际上运行顺序有可能是这样的：

打印put -----> take语句执行 -----> put语句执行

因此，只要将put语句和打印put的语句顺序调换即可，如下所示：

package bq;

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

/**
 * 同步队列
 */
public class SynchronousQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // SynchronousQueue 继承于BlockingQueue
        BlockingQueue<String> blockingQueue = new SynchronousQueue<String>();

        new Thread(()->{
            try {
                blockingQueue.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 1");
                blockingQueue.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 2");
                blockingQueue.put("3");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 3");
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        },"T1").start();

        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" take "+blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" take "+blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" take "+blockingQueue.take());
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        },"T2").start();

    }

}