Java BlockingQueue阻塞队列

一、类结构图

二、实现类介绍

1. ArrayBlockingQueue：

基于数组结构的有界阻塞队列（长度不可变）；

2. LinkedBlockingQueue：

基于链表结构的有界阻塞队列（默认容量 Integer.MAX_VALUE）；

3. LinkedTransferQueue：

基于链表结构的无界阻塞/传递队列；

4. LinkedBlockingDeque：

基于链表结构的有界阻塞双端队列（默认容量 Integer.MAX_VALUE）；

5. SynchronousQueue：

不存储元素的阻塞/传递队列；(也就是没有容量的队列。使用地方：线程池的核心容量满了 直接添加到线程直到达到最大线程池数量 后启用拒绝策略

6. PriorityBlockingQueue：

支持优先级排序的无界阻塞队列；

7. DelayQueue：

支持延时获取元素的无界阻塞队列;

注：无锁采用CAS 也是线程安全的

队列	有界性	锁	数据结构
ArrayBlockingQueue	bounded	加锁	arraylist
LinkedBlockingQueue	optionally-bounded	加锁	linkedlist
ConcurrentLinkedQueue	unbounded	无锁	linkedlist
LinkedTransferQueue	unbounded	无锁	linkedlist
PriorityBlockingQueue	unbounded	加锁	heap
DelayQueue	unbounded	加锁	heap

三、常用方法介绍

   public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {
        /*抛异常系列*/
        boolean add(E e);
        E remove();
        E element();
        
        /*特定值系列*/
        boolean offer(E e);
        E poll();
        E peek();
        
        /*阻塞系列*/
        void put(E e) throws InterruptedException;
        E take() throws InterruptedException;

        /* 超时系列*/
        boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
        E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

        /*其它方法*/
        int remainingCapacity(); //剩余容量
        boolean contains(0bject o); //是否包含给定元素
        boolean remove(object o); //移除与之匹配的第个元素
        int drainTo(Collection<? super E> c); //转移元素到给定集合，返回己转移的数量
        int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements); //限制最大转移数量
    }

	失败抛出异常	失败返回false	阻塞方法	等待一定时间 失败返回false
Insert	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e, time, unit)
Remove	remove( )	poll()	take()	poll(time，unit)
Examine	element()	peek()	not applicable	not applicable

四、实现方式

ArrayBlockingQueue: 数组+锁实现
LinkedBlockingQueue: 链表+锁实现
PriorityBlockingQueue： 堆 + 锁
DelayQueue：PriorityQueue + 锁

PriorityQueue: Heap = 完全二叉树 + 特性（小根堆：根比儿子小， 大根堆： 。。）

五、性能

1.锁的性能消耗

2.Single Writer Principle(单写原则)

1)若只有一个线程对资源进行写操作，无需CPU浪费管理资源争夺或上下文切换
2)多个线程如果同时写同一个资源，必有争夺，就需要用锁或乐观锁等堵塞方法
使用非阻塞：CAS

3. Cpu Cache层次优化

CPU 缓存（Cache Memory）是位于 CPU 与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。
高速缓存的出现主要是为了解决 CPU 运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为 CPU 运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使 CPU 花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。
在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内 CPU 即将访问的，当 CPU 调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。
缓存是按行 （按行访问数组要比按列访问要快）
本文只是简要接收具体请参考其他博客如https://www.cnblogs.com/cyfonly/p/5800758.html

在内存中每行会进行缓存
如果cpu core1 写 cpu core2读

字段列表

在字段内存中分配的大小

同一个缓存行中一读 一写

解决方法

1. 填充字段
2. 填充内部类

4.其他优化策略

具体请百度

环形队列预分配,零GC
批量生产及消费
位运算，而非普通的求余取模（%） 有条件限制取末必须为2^N的数如 101%4 =101&(4-1)