死磕Java并发之阻塞队列
什么是阻塞队列
阻塞队列(
BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。
1) 支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
2) 支持阻塞的移除方法：意思是当队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue是一个用数组实现的有界阻塞队列。此队列按照先进先出(FIFO)的原则对元素进行排序。
/** Main lock guarding all access */
final ReentrantLock lock;
/** Condition for waiting takes */
private final Condition notEmpty;
/** Condition for waiting puts */
private final Condition notFull;
...
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
if (capacity <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
this.items = new Object[capacity];
lock = new ReentrantLock(fair);
notEmpty = lock.newCondition();
notFull = lock.newCondition();
}
...
public void put(E e) throws InterruptedException {
checkNotNull(e);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while (count == items.length)
notFull.await(); // 如果队列已满，则等待
insert(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
private void insert(E x) {
items[putIndex] = x;
putIndex = inc(putIndex);
++count;
notEmpty.signal(); // 有新的元素被插入，通知等待中的取走元素线程
}
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while (count == 0)
notEmpty.await(); // 如果队列为空，则等待
return extract();
} finally {
lock.unlock();
}
}
private E extract() {
final Object[] items = this.items;
E x = this.<E>cast(items[takeIndex]);
items[takeIndex] = null;
takeIndex = inc(takeIndex);
--count;
notFull.signal(); // 有新的元素被取走，通知等待中的插入元素线程
return x;
}
...
LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue是一个用链表实现的有界阻塞队列。此队列的默认和最大长度为Integer.MAX_VALUE。
此队列按照先进先出(FIFO)的原则对元素进行排序。
PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界阻塞队列。默认情况下元素采取自然顺序升序排列。
也可以自定义类实现compareTo()方法来指定元素排序规则，或者初始化PriorityBlockingQueue时，
指定构造参数Comparator来对元素进行排序。需要注意的是不能保证同优先级元素的排序。
DelayQueue
DelayQueue是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列。队列使用PriorityQueue来实现。
队列中的元素必须实现Delayed接口，在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。
只用延迟期满时才能从队列中提取元素。
DelayQueue非常有用，可以将DelayQueue运用以下应用场景。
1) 缓存系统的设计：可以用DelayQueue保存缓存元素的有效期，使用一个线程循环查询DelayQueue，
一旦能从DelayQueue中获取元素时，表示缓存有效期到了。
2) 定时任务调度：使用DelayQueue保存当天将会执行的任务和执行时间，一旦从DelayQueue中获取到任务就开始执行，
比如TimerQueue就是使用DelayQueue实现的。
SynchronousQueue
SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列。每一个put操作必须等待一个take操作，否则不能继续添加元素。
它支持公平访问队列。默认情况下线程采用非公平性策略访问队列。
LinkedTransferQueue
LinkedTransferQueue是一个由链表结构组成的无界阻塞TransferQueue队列。
LinkedBlockingDeque
LinkedBlockingDeque是一个由链表结构组成的双向阻塞队列。