19.并发容器之BlockingQueue
在實際編程中，會經常使用到JDK中Collection集合框架中的各種容器類如實現List,Map,Queue接口的容器類，但是這些容器類基本上不是線程安全的，除了使用Collections可以將其轉換為線程安全的容器，Doug Lea大師為我們都準備了對應的線程安全的容器，如實現List接口的CopyOnWriteArrayList（關于CopyOnWriteArrayList可以看這篇文章），實現Map接口的ConcurrentHashMap（關于ConcurrentHashMap可以看這篇文章），實現Queue接口的ConcurrentLinkedQueue（關于ConcurrentLinkedQueue可以看這篇文章）。
最常用的"
2. 基本操作
BlockingQueue基本操作總結如下（此圖來源于JAVA API文檔）：
BlockingQueue繼承于Queue接口，因此，對數據元素的基本操作有：
插入元素
add(E e) ：往隊列插入數據，當隊列滿時，插入元素時會拋出IllegalStateException異常；
offer(E e)：當往隊列插入數據時，插入成功返回true，否則則返回false。當隊列滿時不會拋出異常；
刪除元素
remove(Object o)：從隊列中刪除數據，成功則返回true，否則為false
poll：刪除數據，當隊列為空時，返回null；
查看元素
element：獲取隊頭元素，如果隊列為空時則拋出NoSuchElementException異常；
peek：獲取隊頭元素，如果隊列為空則拋出NoSuchElementException異常
BlockingQueue具有的特殊操作：
插入數據：
put()：當阻塞隊列容量已經滿時，往阻塞隊列插入數據的線程會被阻塞，直至阻塞隊列已經有空余的容量可供使用；
offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：若阻塞隊列已經滿時，同樣會阻塞插入數據的線程，直至阻塞隊列已經有空余的地方，與put方法不同的是，該方法會有一個超時時間，若超過當前給定的超時時間，插入數據的線程會退出；
刪除數據
take()：當阻塞隊列為空時，獲取隊頭數據的線程會被阻塞；
poll(long timeout, TimeUnit unit)：當阻塞隊列為空時，獲取數據的線程會被阻塞，另外，如果被阻塞的線程超過了給定的時長，該線程會退出
3. 常用的BlockingQueue
實現BlockingQueue接口的有ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue , PriorityBlockingQueue, DelayQueue,LinkedTransferQueue, SynchronousQueue, LinkedBlockingDeque，而這幾種常見的阻塞隊列也是在實際編程中會常用的，下面對這幾種常見的阻塞隊列進行說明：
1.ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue是由數組實現的有界阻塞隊列。該隊列命令元素FIFO（先進先出）。因此，隊頭元素保存的是隊列中存在時間最長的數據元素，而隊尾數據保存的則是當前隊列最新的數據元素。ArrayBlockingQueue可作為“有界數據緩沖區”，生產者插入數據到隊列容器中，并由消費者提取。ArrayBlockingQueue一旦創建，容量不能改變。
當隊列容量滿時，嘗試將元素放入隊列將導致操作阻塞;嘗試從一個空隊列中取一個元素也會同樣阻塞。
ArrayBlockingQueue默認情況下不能保證線程訪問隊列的公平性，所謂公平性是指嚴格按照線程等待的絕對時間順序，即最先等待的線程能夠最先訪問到ArrayBlockingQueue。而非公平性則是指訪問ArrayBlockingQueue的順序不是遵守嚴格的時間順序，有可能存在，一旦ArrayBlockingQueue可以被訪問時，長時間阻塞的線程依然無法訪問到ArrayBlockingQueue。如果保證公平性，通常會降低吞吐量。如果需要獲得公平性的ArrayBlockingQueue，可采用如下代碼：
private static ArrayBlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(10,true);關于ArrayBlockingQueue的實現原理，可以看這篇文章。
2.LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue是用鏈表實現的有界阻塞隊列，同樣滿足FIFO的特性，與ArrayBlockingQueue相比起來具有更高的吞吐量，為了防止LinkedBlockingQueue容量迅速增，損耗大量內存。通常在創建LinkedBlockingQueue對象時，會指定其大小，如果未指定，容量等于Integer.MAX_VALUE
3.PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是一個支持優先級的無界阻塞隊列。默認情況下元素采用自然順序進行排序，也可以通過自定義類實現compareTo()方法來指定元素排序規則，或者初始化時通過構造器參數Comparator來指定排序規則。
4.SynchronousQueue
SynchronousQueue每個插入操作必須等待另一個線程進行相應的刪除操作，因此，SynchronousQueue實際上沒有存儲任何數據元素，因為只有線程在刪除數據時，其他線程才能插入數據，同樣的，如果當前有線程在插入數據時，線程才能刪除數據。SynchronousQueue也可以通過構造器參數來為其指定公平性。
5.LinkedTransferQueue
LinkedTransferQueue是一個由鏈表數據結構構成的無界阻塞隊列，由于該隊列實現了TransferQueue接口，與其他阻塞隊列相比主要有以下不同的方法：
transfer(E e) 如果當前有線程（消費者）正在調用take()方法或者可延時的poll()方法進行消費數據時，生產者線程可調用transfer方法將數據傳遞給消費者線程。如果當前沒有消費者線程的話，生產者線程就會將數據插入到隊尾，直到有消費者能夠進行消費才能退出；
tryTransfer(E e) tryTransfer方法如果當前有消費者線程（調用take方法或者具有超時特性的poll方法）正在消費數據的話，該方法可以將數據立即傳送給消費者線程，如果當前沒有消費者線程消費數據的話，就立即返回false。因此，與transfer方法相比，transfer方法是必須等到有消費者線程消費數據時，生產者線程才能夠返回。而tryTransfer方法能夠立即返回結果退出。
tryTransfer(E e,long timeout,imeUnit unit)</br> 與transfer基本功能一樣，只是增加了超時特性，如果數據在規定的超時時間內沒有消費者進行消費的話，就返回false。
6.LinkedBlockingDeque
LinkedBlockingDeque是基于鏈表數據結構的有界阻塞雙端隊列，如果在創建對象時為指定大小時，其默認大小為Integer.MAX_VALUE。與LinkedBlockingQueue相比，主要的不同點在于，LinkedBlockingDeque具有雙端隊列的特性。LinkedBlockingDeque基本操作如下圖所示（來源于java文檔）
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如上圖所示，LinkedBlockingDeque的基本操作可以分為四種類型：1.特殊情況，拋出異常；2.特殊情況，返回特殊值如null或者false；3.當線程不滿足操作條件時，線程會被阻塞直至條件滿足；4. 操作具有超時特性。
另外，LinkedBlockingDeque實現了BlockingDueue接口而LinkedBlockingQueue實現的是BlockingQueue，這兩個接口的主要區別如下圖所示（來源于java文檔）：
從上圖可以看出，兩個接口的功能是可以等價使用的，比如BlockingQueue的add方法和BlockingDeque的addLast方法的功能是一樣的。
7.DelayQueue
DelayQueue是一個存放實現Delayed接口的數據的無界阻塞隊列，只有當數據對象的延時時間達到時才能插入到隊列進行存儲。如果當前所有的數據都還沒有達到創建時所指定的延時期，則隊列沒有隊頭，并且線程通過poll等方法獲取數據元素則返回null。所謂數據延時期滿時，則是通過Delayed接口的getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS)來進行判定，如果該方法返回的是小于等于0則說明該數據元素的延時期已滿。
應用場景
(1)數據緩存
轉載于:https://www.cnblogs.com/itxiaok/p/10356592.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的19.并发容器之BlockingQueue的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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