JUC之BlockingQueue初识

柔光的暖阳◎ 2022-10-06 01:56 121阅读 0赞

**Queue**队列，**BlockingQueue**阻塞队列，具有阻塞功能的队列。学习BlockingQueue主要就在于学习它的阻塞功能。

--------------------

# **█** Queue #

队列是一种先进先出（**FIFO**）的数据结构。Queue的**单端队列**，即只能从队列的一头添加元素，再从队列的这头移出元素。

实现队列的结构的有两种，**顺序结构**和**链式结构**。顺序结构的实现依赖于数组，链式结构的实现依赖于链表。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

在Java中，Queue继承了**Collection**，因此Queue和**List**、**Set**算是兄弟姐妹。

public interface Queue<E> extends Collection<E> {
        // 向队列中添加一个元素
        // 如果队列已满没有足够的空间放元素了，会抛出异常
        boolean add(E e);
        // 向队列中添加一个元素
        // 如果队列已满没有足够的空间放元素了，返回false
        boolean offer(E e);
        // 移出队列中队首的第一个元素，
        // 如果队列为空没有元素可以移出，会抛出异常
        E remove();
        // 移出队列中队首的第一个元素，
        // 如果队列为空没有元素可以移出，返回null
        E poll();
        // 返回队列中队首的第一个元素，但不移出。
        // 如果队列为空没有元素可以移出，会抛出异常
        E element();
        // 返回队列中队首的第一个元素，但不移出。
        // 如果队列为空没有元素可以移出，返回null
        E peek();
    }

Queue定义了上面的6个方法，用于将元素入队、出队、查看队首元素。两两一对。Queue对每个方法的行为进行约定（比如抛出异常，还是给返回值），实现类要按照约定的行为实现每个方法的行为。

**入队：**

add、offer提供向队列中添加元素功能。区别是当队列满了没有足够的空间存放元素时，add方法要抛出IllegalStateException异常。offer方法则要返回false表示入队失败。

**出队：**

remove、poll提供将队列中元素移出队列的功能。区别是当队列为空没有元素可以移除时，remove方法要抛出NoSuchElementException。poll方法则要返回null表示没有元素。

**查看队首元素：**

element、peek提供查看队首元素功能，两者都只是查看，但不会移除队首元素。区别是当队列为空没有元素时，element方法要抛出NoSuchElementException异常，peek方法则返回null表示没有元素。

--------------------

# **█** BlockingQueue #

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

BlockingQueue继承Queue，在具有Queue提供的方法之外，BlockingQueue还提供了下面几个方法用于实现其BlockingQueue功能。

/ 往队列中添加元素，
    // 如果队列已满没有足够的空间存在，则会一直等待，等待队列有额外的空间来存放此元素
    void put(E e) throws InterruptedException;
    // 带有等待超时时间限制的添加元素，
    // 当队列已满，等待设置的时间长度，在等待时间内添加成功则返回true，失败则返回false
    boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
    // 从队列中移出元素
    // 如果队列为空没有元素可以移出，其会一直阻塞等待，直到队列中有元素。    
    E take() throws InterruptedException;
    // 带有等待超时时间限制的移出元素。
    E poll(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

BlockingQueue在Queue提供的方法基础上，扩展了上面的几个方法来提供阻塞的特点。BlockingQueue约定这几个方法的阻塞等待行为，实现类要按照约定来实现具体的逻辑。

**入队：**

put、offer提供向队列中添加元素的操作。区分是当队列满了没有足够的空间可以添加元素时，put方法会一直阻塞等待，直到队列有了额外的空间。如果队列始终保持满的状态，则put方法会一直阻塞等待下去。offer方法在队列满时，也会等待，但它不会一直等待下去，可以设置其最多等待的时长，如果等待的时长达到了设置的时间，入队成功返回true，入队失败返回false。

**出队：**

take、poll提供将队列中的队首元素移出的功能。区别是当队列为空，没有元素可以移出的时候，take方法会一直阻塞等待，直到队列中有元素可以移出了。poll方法则提供了超时等待的功能，在设置的等待时长内，没有有元素可以移出则返回该元素，如果队列还为空没有元素可以移出，则直接返回null。

**实现类：**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

从上图可以看见，BlockingQueue有很多实现类，BlockingQueue也是一个大家庭。

BlockingQueue的实现类很多，主要介绍**ArrayBlockingQueue**、**LinkedBlockingQueue**、**PriorityBlockingQueue**、**BlockingDeque**（双端队列，从队列的两端都能添加和移出元素）。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221005/7e1248c8aa904553ac74335df026e094.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221005/c02bc017f60b40dc803cd560a698ed1d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221005/24c4f8266f3046dfb62c76109ee386ce.png