阻塞队列-BlockQueue常用方法总结

什么是阻塞队列

在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。Java中,BlockingQueue是一个接口,它的实现类有ArrayBlockingQueue、DelayQueue、 LinkedBlockingDeque、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue等,它们的区别主要体现在存储结构上或对元素操作上的不同

常用的阻塞队列

队列 有界性 是否加锁 数据结构
ArrayBlockingQueue bounded 有界 加锁 ArrayList
LinkedBlockingQueue obtionally-bounded 加锁 LinkedList
SynchronousQueue bounded 有界 加锁
LinkedTransferQueue unbounded 无界 加锁 Heap
PriorityBlockingQueue unbounded 无界 加锁 Heap
DelayQueue unbounded 无界 加锁 Heap
LinkedBlockingDeque unbounded 无界 无锁 Heap

ArrayBlockingQueue

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。支持公平锁和非公平锁。

LinkedBlockingQueue

一个由链表结构组成的有界队列,此队列的长度为Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的顺序进行排序。

SynchronousQueue

是一个不存储元素的阻塞队列,每一个put操作必须等待take操作,否则不能添加元素。支持公平锁和非公平锁。SynchronousQueue的一个使用场景是在线程池里。
Executors.newCachedThreadPool()就使用了SynchronousQueue,这个线程池根据需要(新任务到来时)创建新的线程,如果有空闲线程则会重复使用,线程空闲了60秒后会被回收。

LinkedTransferQueue

是 一个由链表结构组成的无界阻塞队列,相当于其它队列,LinkedTransferQueue队列多了transfer和tryTransfer方法。

PriorityBlockingQueue

是一个支持线程优先级排序的无界队列,默认自然序进行排序,也可以自定义实现compareTo()方法来指定元素排序规则,不能保证同优先级元素的顺序。

DelayQueue

一个实现PriorityBlockingQueue实现延迟获取的无界队列,在创建元素时,可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有延时期满后才能从队列中获取元素

使用场景:

  1. 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,从比如TimerQueue就是使用DelayQueue实现的。
  2. 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。

LinkedBlockingDeque

一个由链表结构组成的双向阻塞队列。队列头部和尾部都可以添加和移除元素,多线程并发时,可以将锁的竞争最多降到一半

常用方法

方法 抛出异常 返回特殊值 一直阻塞 超时退出
插入 add(e) offer(e) put(e) offer(e, tiime, unit)
移除 remove() poll() take() poll(tiime, unit)
查看 element() peek()

抛出异常

是指当阻塞队列满时候,再往队列里插入元素,会抛出IllegalStateException(“Queue full”)异常。当队列为空时,从队列里获取元素时会抛出NoSuchElementException异常 。

返回特殊值

插入方法会返回是否成功,成功则返回true。移除方法,则是从队列里拿出一个元素,如果没有则返回null。

一直阻塞

当阻塞队列满时,如果生产者线程往队列里put元素,队列会一直阻塞生产者线程,直到拿到数据,或者响应中断退出。当队列空时,消费者线程试图从队列里take元素,队列也会阻塞消费者线程,直到队列可用。

超时退出

当阻塞队列满时,队列会阻塞生产者线程一段时间,如果超过一定的时间,生产者线程就会退出。

参考

https://blog.csdn.net/KevinChen2019/article/details/114015686
https://www.jianshu.com/p/7b2f1fa616c6

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