BlockingQueue详解

本例介绍一个特殊的队列：BlockingQueue，如果BlockingQueue是空的，从BlockingQueue取东西的操作将会被阻断进入等待状态，直到BlockingQueue进了东西才会被唤醒，同样，如果BlockingQueue是满的，任何试图往里存东西的操作也会被阻断进入等待状态，直到BlockingQueue里有空间时才会被唤醒继续操作。
       本例再次实现前面介绍的篮子程序，不过这个篮子中最多能放得苹果数不是1，可以随意指定。当篮子满时，生产者进入等待状态，当篮子空时，消费者等待。

       BlockingQueue定义的常用方法如下：
                add(anObject)：把anObject加到BlockingQueue里，如果BlockingQueue可以容纳，则返回true，否则抛出异常。
                offer(anObject)：表示如果可能的话，将anObject加到BlockingQueue里，即如果BlockingQueue可以容纳，则返回true，否则返回false。
                put(anObject)：把anObject加到BlockingQueue里，如果BlockingQueue没有空间，则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里有空间再继续。
                poll(time)：取走BlockingQueue里排在首位的对象，若不能立即取出，则可以等time参数规定的时间，取不到时返回null。
                take()：取走BlockingQueue里排在首位的对象，若BlockingQueue为空，阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的对象被加入为止。

       BlockingQueue有四个具体的实现类，根据不同需求，选择不同的实现类：
                ArrayBlockingQueue：规定大小的BlockingQueue，其构造函数必须带一个int参数来指明其大小。其所含的对象是以FIFO（先入先出）顺序排序的。
                LinkedBlockingQueue：大小不定的BlockingQueue，若其构造函数带一个规定大小的参数，生成的BlockingQueue有大小限制，若不带大小参数，所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定。其所含的对象是以FIFO顺序排序的。
                PriorityBlockingQueue：类似于LinkedBlockingQueue,但其所含对象的排序不是FIFO，而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数所带的Comparator决定的顺序。
                SynchronousQueue：特殊的BlockingQueue，对其的操作必须是放和取交替完成的。

       LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来，它们背后所用的数据结构不一样，导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue，但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue。

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1. import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;  
2. import java.util.concurrent.BlockingQueue;  
3. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
4. import java.util.concurrent.Executors;  
5.   
6. /** *//** 
7. * BlockingQueue是一种特殊的Queue，若BlockingQueue是空的， 
8. * 从BlockingQueue取东西的操作将会被阻断进入等待状态直到BlocingkQueue进了新货才会被唤醒。 
9. * 同样，如果BlockingQueue是满的任何试图往里存东西的操作也会被阻断进入等待状态， 
10. * 直到BlockingQueue里有新的空间才会被唤醒继续操作。 
11. * BlockingQueue提供的方法主要有： 
12. * add(anObject): 把anObject加到BlockingQueue里，如果BlockingQueue可以容纳返回true，否则抛出IllegalStateException异常。  
13. * offer(anObject)：把anObject加到BlockingQueue里，如果BlockingQueue可以容纳返回true，否则返回false。  
14. * put(anObject)：把anObject加到BlockingQueue里，如果BlockingQueue没有空间，调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里有新的空间再继续。  
15. * poll(time)：取出BlockingQueue里排在首位的对象，若不能立即取出可等time参数规定的时间。取不到时返回null。  
16. * take()：取出BlockingQueue里排在首位的对象，若BlockingQueue为空，阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的对象被加入为止。 
17. *  
18. * 根据不同的需要BlockingQueue有4种具体实现： 
19. * （1）ArrayBlockingQueue：规定大小的BlockingQueue，其构造函数必须带一个int参数来指明其大小。其所含的对象是以FIFO（先入先出）顺序排序的。  
20. * （2）LinkedBlockingQueue：大小不定的BlockingQueue，若其构造函数带一个规定大小的参数，生成的BlockingQueue有大小限制， 
21. * 若不带大小参数，所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定。其所含的对象是以FIFO（先入先出）顺序排序的。 
22. * LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来，它们背后所用的数据结构不一样， 
23. * 导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue，但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue。  
24. * （3）PriorityBlockingQueue：类似于LinkedBlockingQueue，但其所含对象的排序不是FIFO，而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数所带的Comparator决定的顺序。  
25. * （4）SynchronousQueue：特殊的BlockingQueue，对其的操作必须是放和取交替完成的。 
26. *  
27. * 下面是用BlockingQueue来实现Producer和Consumer的例子 
28. */  
29. public class BlockingQueueTest {  
30.   
31.     /** *//** 
32.      * 定义装苹果的篮子 
33.      */  
34.     public static class Basket{  
35.         // 篮子，能够容纳3个苹果   
36.         BlockingQueue<String> basket = new ArrayBlockingQueue<String>(3);  
37.           
38.         // 生产苹果，放入篮子   
39.         public void produce() throws InterruptedException{  
40.             // put方法放入一个苹果，若basket满了，等到basket有位置   
41.             basket.put("An apple");  
42.         }  
43.         // 消费苹果，从篮子中取走   
44.         public String consume() throws InterruptedException{  
45.             // get方法取出一个苹果，若basket为空，等到basket有苹果为止   
46.             return basket.take();  
47.         }  
48.     }  
49.     //　测试方法   
50.     public static void testBasket() {  
51.         // 建立一个装苹果的篮子   
52.         final Basket basket = new Basket();  
53.         // 定义苹果生产者   
54.         class Producer implements Runnable {  
55.             public void run() {  
56.                 try {  
57.                     while (true) {  
58.                         // 生产苹果   
59.                         System.out.println("生产者准备生产苹果："   
60.                                 + System.currentTimeMillis());  
61.                         basket.produce();  
62.                         System.out.println("生产者生产苹果完毕："   
63.                                 + System.currentTimeMillis());  
64.                         // 休眠300ms   
65.                         Thread.sleep(300);  
66.                     }  
67.                 } catch (InterruptedException ex) {  
68.                 }  
69.             }  
70.         }  
71.         // 定义苹果消费者   
72.         class Consumer implements Runnable {  
73.             public void run() {  
74.                 try {  
75.                     while (true) {  
76.                         // 消费苹果   
77.                         System.out.println("消费者准备消费苹果："   
78.                                 + System.currentTimeMillis());  
79.                         basket.consume();  
80.                         System.out.println("消费者消费苹果完毕："   
81.                                 + System.currentTimeMillis());  
82.                         // 休眠1000ms   
83.                         Thread.sleep(1000);  
84.                     }  
85.                 } catch (InterruptedException ex) {  
86.                 }  
87.             }  
88.         }  
89.           
90.         ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();  
91.         Producer producer = new Producer();  
92.         Consumer consumer = new Consumer();  
93.         service.submit(producer);  
94.         service.submit(consumer);  
95.         // 程序运行5s后，所有任务停止   
96.         try {  
97.             Thread.sleep(5000);  
98.         } catch (InterruptedException e) {  
99.         }  
100.         service.shutdownNow();  
101.     }  
102.   
103.     public static void main(String[] args) {  
104.         BlockingQueueTest.testBasket();  
105.     }  
106. }