多线程并发 ——BlockingQueue详解

From: http://blog.csdn.net/zlb824/article/details/7091814

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。

 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 import java.util.concurrent.Executors;

 /** *//**
 * BlockingQueue是一种特殊的Queue，若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BlocingkQueue进了新货才会被唤醒。
 * 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里有新的空间才会被唤醒继续操作。
 * BlockingQueue提供的方法主要有：
 * 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。
 * offer(anObject)：把anObject加到BlockingQueue里，如果BlockingQueue可以容纳返回true，否则返回false。
 * 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。
 * 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。
 * 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。
 *
 * 根据不同的需要BlockingQueue有4种具体实现：
 * （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。
 * （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，
 * 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。
 * 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。
 * （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。
 * （4）SynchronousQueue：特殊的BlockingQueue，对其的操作必须是放和取交替完成的。
 *
 * 下面是用BlockingQueue来实现Producer和Consumer的例子
 */
 public class BlockingQueueTest {

     /** *//**
      * 定义装苹果的篮子
      */
     public static class Basket{
         // 篮子，能够容纳3个苹果
         BlockingQueue<String> basket = new ArrayBlockingQueue<String>(3);

         // 生产苹果，放入篮子
         public void produce() throws InterruptedException{
             // put方法放入一个苹果，若basket满了，等到basket有位置
             basket.put("An apple");
         }
         // 消费苹果，从篮子中取走
         public String consume() throws InterruptedException{
             // get方法取出一个苹果，若basket为空，等到basket有苹果为止
             return basket.take();
         }
     }
     //　测试方法
     public static void testBasket() {
         // 建立一个装苹果的篮子
         final Basket basket = new Basket();
         // 定义苹果生产者
         class Producer implements Runnable {
             public void run() {
                 try {
                     while (true) {
                         // 生产苹果
                         System.out.println("生产者准备生产苹果："
                                 + System.currentTimeMillis());
                         basket.produce();
                         System.out.println("生产者生产苹果完毕："
                                 + System.currentTimeMillis());
                         // 休眠300ms
                         Thread.sleep(300);
                     }
                 } catch (InterruptedException ex) {
                 }
             }
         }
         // 定义苹果消费者
         class Consumer implements Runnable {
             public void run() {
                 try {
                     while (true) {
                         // 消费苹果
                         System.out.println("消费者准备消费苹果："
                                 + System.currentTimeMillis());
                         basket.consume();
                         System.out.println("消费者消费苹果完毕："
                                 + System.currentTimeMillis());
                         // 休眠1000ms
                         Thread.sleep(1000);
                     }
                 } catch (InterruptedException ex) {
                 }
             }
         }

         ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
         Producer producer = new Producer();
         Consumer consumer = new Consumer();
         service.submit(producer);
         service.submit(consumer);
         // 程序运行5s后，所有任务停止
         try {
             Thread.sleep(5000);
         } catch (InterruptedException e) {
         }
         service.shutdownNow();
     }

     public static void main(String[] args) {
         BlockingQueueTest.testBasket();
     }
 }