Java多线程知识点：深入浅出阻塞队列BlockingQueue及其典型实现ArrayBlockingQueue

老套路，从UML类图开始

从上面的类图结构和源码的注释分析来看，我总结如下：

• 第一，BlockingQueue是一个接口，它继承了Queue，Collection，Iterable几大接口的属性和方法。
• 第二，BlockingQueue继承了Queue，并且进行了进一步的扩展，从而具备以下四种特性：
  • （1）有些方法可抛出异常
  • （2）有些方法可返回特殊值，如NULL或者false，取决于各个方法
  • （3）有些方法能够无限期的阻塞当前线程，直到操作成功
  • （4）有些方法的阻塞操作可以设定最大的时间限制
• 第三，BlockingQueue不支持添加空元素，当你试图通过add，put，offer方法添加null，会报错；但是null可以被用来标注为特殊返回值，代表一些操作失败了，比如poll等操作
• 第四，BlockingQueue可能在容量上有限制，即在给定的时间内，它都可能具有剩余容量，超过该容量就不能继续添加了，除非方法是阻塞特性的（为啥？后面会说）。当你没有设置容量大小时，一般默认大小是Integer.MAX_VALUE。
• 第五，BlockingQueue的实现是线程安全的。所有的有关队列操作的方法，它的实现其内部大多都是使用内部锁或者并发控制以原子方式实现的（如利用ReentrantLock等工具），但是除了一些批量操作则不一定是具备原子操作属性的，毕竟是批量嘛。
• 第六，BlockingQueue从本质上来说，是不支持类似close或者shutdown这样子的操作的，以表示不能再进行任何操作。当然，如果业务实在需要，你也可以自己自定义实现。
• 第七，BlockingQueue和其他的并发容器或者工具类一样，一个线程的入队操作是要发生在另一个线程的访问或者删除操作之前，是符合happen-before原则滴。
• 第八，也是压轴，BlockingQueue的实现主要用于生产者/消费者队列，且还支持集合Collection的特性（所以队列支持类似remove之类的操作，但是这种操作往往性能不会很高，我们也不经常使用）。此外，BlockingQueue可以在生产者/消费者场景中支持多个生产者和多个消费者。

BlockingQueue方法介绍

从上面总结的第一和第二点我们知道，BlockingQueue的接口方法包含四种类型的：会抛异常的、返回特殊值的、会阻塞的和阻塞有超时的；但是按照操作结果大体可分为三种（官方区分的）：插入型的、删除型的、读取型的。如下面的表格总结（其实也是源码的注释内容）：

下面我们就此表格说明下（我又多分了一个种类->读取删除型，这样更清晰些）：

• 常规操作
  • 插入型：
    • boolean add(e)，向队列插入元素，成功返回true，如果队列容量不够了，则抛出IllegalStateException
    • boolean offer(e)，向队列插入元素，成功true,失败false，队列容量不够，不会抛出异常
  • 删除型：
    • boolean remove(o)，从队列删除指定的元素o，如果队列里存在多个e，且o.equals(e)，则所有e都删除，返回值boolean
  • 读取型：
    • E element()，读取队头元素数据，但是不删除元素，如果队列为空，则会抛出异常
    • E peek()，和element一样，但是队列为空，它就返回null
  • 读取删除型：
    • E poll()，读取并删除队头数据，如果队列为空，则返回空，否则返回头节点元素，即此方法既是取又是删
• BlockingQueue扩展操作 （阻塞超时）（生产者/消费者实现的核心）
  • 插入型：
    • void put(e)，阻塞插入，将元素插入队列，如果队列满了，则会阻塞线程等待，直到队列有空于的节点可供插入
    • boolean offer(e,timeout,unit)，和上面put一样，但是等待有时间限制，到了超时的时间，就会退出
  • 读取删除型：
    • E take()，阻塞读取删除队头元素数据，如果队列为空，则会阻塞线程等待，直到队列有数据添加了࿰