从头认识java-17.5 阻塞队列（以生产者消费者模式为例）

这一章节我们来讨论一下阻塞队列。我们下面将通过生产者消费者模式来介绍阻塞队列。

1.什么是阻塞队列？（摘自于并发编程网对http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/blocking-queues.html的翻译）

当队列是空的时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，或者当队列是满时，往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他的线程往空的队列插入新的元素。同样，试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞，直到其他的线程使队列重新变得空闲起来，如从队列中移除一个或者多个元素，或者完全清空队列，下图展示了如何通过阻塞队列来合作：

2.特性

（1）先进先出

（2）线程同步

3.下面结合生产者消费者模式来介绍阻塞队列的使用情况

package com.ray.ch17;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Basket basket = new Basket();
		Thread thread1 = new Thread(new Chief(basket));
		Thread thread2 = new Thread(new Customer(basket));
		Thread thread3 = new Thread(new Customer(basket));
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();
	}
}

class Cake {
	private static int index = 0;
	private final int id = index++;

	public int getId() {
		return id;
	}

	public Cake() {
		System.out.println("生产了蛋糕,id:" + id);
	}
}

class Chief implements Runnable {
	private Basket basket = null;

	public Chief(Basket basket) {
		this.basket = basket;
	}

	public void makeCake() throws InterruptedException {
		for (int i = 0; i < 20; i++) {
			basket.put(new Cake());
			System.out.println("现在框里面的蛋糕数量：" + basket.getQueueSize());
			Thread.sleep(20);
		}
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			makeCake();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

class Customer implements Runnable {
	private Basket basket = null;

	public Customer(Basket basket) {
		this.basket = basket;
	}

	public void buyCake() throws InterruptedException {
		System.out.println("消费了蛋糕,id:" + basket.take().getId());
		System.out.println("现在框里面的蛋糕数量：" + basket.getQueueSize());
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			for (int i = 0; i < 10; i++) {
				buyCake();
				Thread.sleep(100);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

class Basket {
	private LinkedBlockingQueue<Cake> queue = new LinkedBlockingQueue<Cake>(10);

	public void put(Cake cake) throws InterruptedException {
		queue.put(cake);
	}

	public Cake take() throws InterruptedException {
		Cake cake = queue.take();
		return cake;
	}

	public int getQueueSize() {
		return queue.size();
	}
}

输出：

生产了蛋糕,id:0
消费了蛋糕,id:0
现在框里面的蛋糕数量：0
现在框里面的蛋糕数量：0
生产了蛋糕,id:1
现在框里面的蛋糕数量：1
消费了蛋糕,id:1
现在框里面的蛋糕数量：0
生产了蛋糕,id:2
现在框里面的蛋糕数量：1
生产了蛋糕,id:3
现在框里面的蛋糕数量：2
生产了蛋糕,id:4
现在框里面的蛋糕数量：3
消费了蛋糕,id:2
现在框里面的蛋糕数量：2
生产了蛋糕,id:5
现在框里面的蛋糕数量：3
消费了蛋糕,id:3
现在框里面的蛋糕数量：2
生产了蛋糕,id:6
现在框里面的蛋糕数量：3
生产了蛋糕,id:7
现在框里面的蛋糕数量：4
生产了蛋糕,id:8
现在框里面的蛋糕数量：5
生产了蛋糕,id:9
现在框里面的蛋糕数量：6
消费了蛋糕,id:4
现在框里面的蛋糕数量：5
消费了蛋糕,id:5
现在框里面的蛋糕数量：4
消费了蛋糕,id:6
现在框里面的蛋糕数量：3
消费了蛋糕,id:7
现在框里面的蛋糕数量：2
消费了蛋糕,id:8
现在框里面的蛋糕数量：1
消费了蛋糕,id:9
现在框里面的蛋糕数量：0

解释：

（1）由于是生产者消费者模式，因此上面必须有生产者、消费者、篮子和消费的物品（蛋糕）这四个类，还有一个Test测试类

（2）在Cake类里面，我们使用static的index来记录每一个Cake的id

（3）在Basket类里面我们除了put和take方法，还放入一个getSize的方法来得到篮子里面现在有多少个Cake

（4）生产者和消费者其实只有一个方法就是生产make或者buy，这里面需要注意的是两个地方，第一个是数量，由于我们上面使用的是阻塞队列，因此当生产的总数量大于消费的总数量，程序就会一直在wait，只有等到下一个消费者来消费才会继续执行，反之，如果消费的数量大于生产的数量也会出现这种情况；第二个是时间，我们需要按照实际的时间匹配关系来配对时间，如果生产大于消费，在出现生产一个消费一个，需要增加生产者，如果是消费大于生产，则根据实际需求来定。

下面的代码需要等待，就是因为消费的总数大于生产的总数而出现的问题：

package com.ray.ch17;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Basket basket = new Basket();
		Thread thread1 = new Thread(new Chief(basket));
		Thread thread2 = new Thread(new Customer(basket));
		Thread thread3 = new Thread(new Customer(basket));
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();
	}
}

class Cake {
	private static int index = 0;
	private final int id = index++;

	public int getId() {
		return id;
	}

	public Cake() {
		System.out.println("生产了蛋糕,id:" + id);
	}
}

class Chief implements Runnable {
	private Basket basket = null;

	public Chief(Basket basket) {
		this.basket = basket;
	}

	public void makeCake() throws InterruptedException {
		for (int i = 0; i < 20; i++) {
			basket.put(new Cake());
			System.out.println("现在框里面的蛋糕数量：" + basket.getQueueSize());
			Thread.sleep(200);
		}
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			makeCake();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

class Customer implements Runnable {
	private Basket basket = null;

	public Customer(Basket basket) {
		this.basket = basket;
	}

	public void buyCake() throws InterruptedException {
		System.out.println("消费了蛋糕,id:" + basket.take().getId());
		System.out.println("现在框里面的蛋糕数量：" + basket.getQueueSize());
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			for (int i = 0; i < 20; i++) {
				buyCake();
				Thread.sleep(100);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

class Basket {
	private LinkedBlockingQueue<Cake> queue = new LinkedBlockingQueue<Cake>(10);

	public void put(Cake cake) throws InterruptedException {
		queue.put(cake);
	}

	public Cake take() throws InterruptedException {
		Cake cake = queue.take();
		return cake;
	}

	public int getQueueSize() {
		return queue.size();
	}
}

总结：这一章节我们通过生产者消费者模式来介绍了阻塞队列的特性。

这一章节就到这里，谢谢。

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