Java并发编程之并发队列

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-11-13 12:24 267阅读 0赞

# 并发队列 #

### 文章目录 ###

*  并发队列
 *   *  一、无阻塞队列
     *   *  1. ConcurrentLinkedQueue
     *  二、阻塞队列
     *   *  1. ArrayBlockingQueue
         *  2. LinkedBlockingQueue
         *  3. SynchronousQueue
         *  4. PriorityBlockingQueue
         *  5. DelayQueue

*  `ConcurrentLinkedQueue` 并发无阻塞队列，`BlockingQueue` 并发阻塞队列，二者均实现自 `Queue` 接口
 *  所有的并发队列中都不允许加入null值

## 一、无阻塞队列 ##

### 1. ConcurrentLinkedQueue ###

*  `ConcurrentLinkedQueue` 无阻塞、无锁、高性能、无界、线程安全
    
     *  无阻塞指的是队列为空时，不会等到队列有内容才返回，直接返回null，程序继续向下运行
 *  性能优于 `BlockingQueue`
 *  不允许插入null值，如果插入null值，抛出空指针异常

**代码实现**

ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<Integer>();
    
    // 向队列中添加元素，底层调用offer方法
    queue.add(1);
    
    // 向队列中添加元素
    queue.offer(2);
    
    //queue.offer(null); //会抛出NullPointerException异常
    
    System.out.println("队列的内容：" + queue);
    
    // 查看队列首元素，不移除
    System.out.println("队列头元素为：" + queue.peek());
    
    // 取出队列头元素
    System.out.println("取出的头元素为：" + queue.poll());
    System.out.println("再次取出的头元素为：" + queue.poll());
    
    // 获得队列的大小
    System.out.println("此时队列的大小为：" + queue.size());
    
    System.out.println("取出的空队列的首元素：" + queue.peek()); 
    System.out.println("读取的空队列的首元素：" + queue.poll());

运行结果：

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## 二、阻塞队列 ##

### 1. ArrayBlockingQueue ###

*  基于数组实现的阻塞有界队列
 *  创建时可指定长度，内部实现维护了一个定长数组用于缓存数据
 *  没有采用读写分离，写入和读取数据不能同时进行，不允许添加null值，如果添加null值则抛出异常

**代码示例**

ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(3); //参数声明队列大小
    
    //添加元素
    
    queue.add(1); //队列满了则抛出异常
    queue.offer(2); //如果队列已经满了，则不阻塞继续向下运行，不抛出异常
    queue.offer(6, 5, TimeUnit.SECONDS); //插入6，最多等待5秒，如果队列还是满的，则不阻塞，不抛出异常
    queue.put(3); // 如果队列满了,则永远阻塞, 不抛出异常
    
    //取出数据
    
    queue.peek(); //查看队首元素；如果队列为空,返回null,不阻塞, 不抛异常
    queue.poll(); //移除并获取队首元素；如果队列为空,返回null,不阻塞, 不抛异常
    queue.poll(2, TimeUnit.SECONDS); //最多等待两秒，如果队列依然为空,则返回null,不抛异常
    queue.take(); //移除并获取队首元素；如果队列为空,则永远阻塞,不抛出异常
    queue.drainTo(Collection<? super E> c, 2); //取出队列中前两个元素放入集合c中,并从队列中移除
    queue.drainTo(Collection<? super E> c); //取出队列中所有元素放入集合c中,并从队列中移除
    
    //drainTo方法当队列为空时不抛出异常

### 2. LinkedBlockingQueue ###

*  基于链表的阻塞队列
 *  内部维护一个链表存储缓存数据， 支持写入和读取的并发操作
 *  创建时可指定长度也可以不指定，不指定时代表无界队列， 不允许添加null值
 *  方法的使用方式和 `ArrayBlockingQueue` 一致，二者的不同
    
     *  LinkedBlockingQueue 可以设置为无界
     *  LinkedBlockingQueue 读写可同时进行

### 3. SynchronousQueue ###

*  没有任何容量
 *  必须提前有 t1 线程从队列中 `take` （由于队列为空，此时此线程处于阻塞状态），t2 线程才能向queue中 添加数据，否则会抛出队列已满的异常
    
     *  t2线程如果往队列中添加数据，立马就会被t1线程取走（性能极高 ）
     *  类似于直接将t2线程的数据传送给了t1线程
 *  不能使用 `peek` 方法查看队首数据，会直接返回null

### 4. PriorityBlockingQueue ###

*  一个基于数组实现的带有优先级的无界阻塞队列
 *  队列中的数据会按照指定的排序方式排序
    
     *  并不是在添加数据时就排序，取出或者获取数据时才会排序
 *  默认初始化长度是11，也可以手动指定，但是队列会自动扩容
 *  不允许插入 null 元素
 *  不允许插入不可比较的对象（导致抛出 ClassCastException），加入的对象必须实现Comparable接口，用于比较

### 5. DelayQueue ###

*  一个带有延迟时间的无界阻塞队列，每个元素都有自己的到期时间
 *  要求添加的元素必须是 `Delayed` 接口的实现类，需要重写 `long getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS)` 方法
    
     *  getDelay方法的返回值是此元素剩余的到期时间
     *  DelayQueue 是基于 PriorityBlockingQueue 的，`Delayed` 接口继承了 `Comparable` 接口
 *  只有在到期时才能从中取出元素，如果所有元素都没有到期，则队列没有头部，并且 `poll` 将返回 null
    
     *  当一个元素的 `getDelay` 方法返回一个小于等于 0 的值时，将发生到期
     *  取出数据的顺序是按照compareTo方法指定的方式，并不是加入时的顺序
        
         *  compareTo方法一般是按照到期时间这一属性进行排序的（谁先到期谁就排在前面）
 *  此队列不允许添加 null 值

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