Java中的阻塞队列

1.什么是阻塞？

答：不满足条件的线程会处于等待状态就叫阻塞。标准的就是生产者消费者存储模型。不满足条件的生产者/消费者要阻塞。

2.什么是队列？

答：队列是先进先出的数据结构，

3.什么是阻塞队列？

答：阻塞队列（BlockingQueue）支持两个操作，添加和取出：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。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素。

4.阻塞队列本身源码，就已经给你实现了锁的机制，保证多线程的正确读取顺序。减少了我们自己写生产者消费者存储模型时要用的锁。

4. Java里的阻塞队列

JDK7提供了7个阻塞队列。分别是：

• ArrayBlockingQueue ：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
• LinkedBlockingQueue ：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
• PriorityBlockingQueue ：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
• DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
• SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。
• LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
• LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

4.使用BlockingQueue的关键技术点如下: 
    1.BlockingQueue定义的常用方法如下: 
        1)add(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则报异常 
        2)offer(anObject):表示如果可能的话,将anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false. 
        3)put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续. 
        4)poll(time):取走BlockingQueue里排在首位的对象,若不能立即取出,则可以等time参数规定的时间,取不到时返回null 
        5)take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到Blocking有新的对象被加入为止 

5. BlockingQueue有四个具体的实现类,根据不同需求,选择不同的实现类 
        1)ArrayBlockingQueue:规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的. 
        2)LinkedBlockingQueue:大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的 
        3)PriorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数的Comparator决定的顺序. 
        4)SynchronousQueue:特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成的. 

6.队列也是一种容器，用来存储对象的。所以其中的对象要有相应的存储顺序。

1 package com.thread;
 2 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 3 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 4 
 5 public class BlockingQueueTest {
 6     public static void main(String[] args) {
 7         final BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(3);
 8         for(int i=0;i<2;i++){
 9             new Thread(){
10                 public void run(){
11                     while(true){
12                         try {
13                             Thread.sleep((long)(Math.random()*1000));
14                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备放数据!");                            
15                             queue.put(1);
16                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已经放了数据，" +                             
17                                         "队列目前有" + queue.size() + "个数据");
18                         } catch (InterruptedException e) {
19                             e.printStackTrace();
20                         }
21 
22                     }
23                 }
24                 
25             }.start();
26         }
27         
28         new Thread(){
29             public void run(){
30                 while(true){
31                     try {
32                         //将此处的睡眠时间分别改为100和1000，观察运行结果
33                         Thread.sleep(1000);
34                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备取数据!");
35                         queue.take();
36                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已经取走数据，" +                             
37                                 "队列目前有" + queue.size() + "个数据");                    
38                     } catch (InterruptedException e) {
39                         e.printStackTrace();
40                     }
41                 }
42             }
43             
44         }.start();            
45     }
46 }

7. LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来,它们背后所用的数据结构不一样,导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue,但在线程数量很大时其性能的可预见性低于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。默认情况下不保证访问者公平的访问队列，所谓公平访问队列是指阻塞的所有生产者线程或消费者线程，当队列可用时，可以按照阻塞的先后顺序访问队列，即先阻塞的生产者线程，可以先往队列里插入元素，先阻塞的消费者线程，可以先从队列里获取元素。通常情况下为了保证公平性会降低吞吐量。我们可以使用以下代码创建一个公平的阻塞队列：

  ArrayBlockingQueue fairQueue = new  ArrayBlockingQueue(1000,true);
  

  访问者的公平性是使用可重入锁实现的，代码如下：

   

  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();
  }
  

  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的原则对元素进行排序。

  PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界队列。默认情况下元素采取自然顺序排列，也可以通过比较器comparator来指定元素的排序规则。元素按照升序排列。