【并发编程系列8】阻塞队列之ArrayBlockingQueue,LinkedBlockingQueue,LinkedBlockingDeque原理分析

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【并发编程系列8】阻塞队列之ArrayBlockingQueue,LinkedBlockingQueue,LinkedBlockingDeque原理分析

2024-07-15 06:39| 来源: 网络整理| 查看: 265

初始化队列

添加元素(生产者)

从First添加

从Last添加

获取元素(消费者)

从First获取

从Last获取

总结

什么是阻塞队列

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阻塞队列有两个特点:

当队列中没有元素时,从队列中获取元素会被阻塞

当队列满了时,添加元素会被阻塞

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是向队列里添加元素,消费者则从队列里取元素。

队列Queue接口核心方法

==========================================================================

阻塞队列,本质上来说还是属于队列,也就是说阻塞队列继承了队列的功能,这里我们先来看看Queue接口中的几个核心方法:

| 方法 | 功能 |

| — | — |

| add(e) | 添加一个元素,成功返回true,如果空间满了则抛出异常 |

| offer(e) | 添加一个元素,成功返回true,如果空间满了则返回false,处理有界队列时优于add方法 |

| remove() | 检索并移除队列头元素,成功则返回移除的元素,如果队列为空则抛出异常 |

| poll() | 检索并移除队列头元素,成功则返回移除的元素,如果队列为空则返回null |

| element() | 检索并返回队列头元素,如果队列为空则抛出异常 |

| peek() | 检索并返回队列头元素,如果位列为空则返回null |

这几个方法是队列接口所提供的,然而这些方法并不会阻塞,所以需要重新定义阻塞队列的接口,下面我们看看阻塞队列中的核心方法。

阻塞队列BlockigQueue接口核心方法

===================================================================================

| 方法 | 功能 |

| — | — |

| put(e) | 添加一个元素,成功返回true,如果空间满了则阻塞等待 |

| offer(e,time,unit) | 添加一个元素,成功返回true,如果空间满了则阻塞指定时间,到达指定时间还没空间则返回null |

| take() | 检索并移除队列头元素,成功则返回移除的元素,如果队列为空则阻塞 |

| poll(time,unit) | 检索并移除队列头元素,成功则返回移除的元素,如果队列为空则阻塞指定时间,到达指定时间后队列还是空则返回null |

| drainTo(Collection) | 一次性获取队列所有元素放到指定的集合中,并返回转移个数 |

| drainTo(c,n) | 一次性获取队列中指定个数的元素放到指定的集合中,并返回转移个数 |

| remainingCapacity() | 返回队列中理想情况下可添加元素个数 |

在Java中,提供了7种常用的阻塞队列。

ArrayBlockingQueue:由数组结构组成的有界阻塞队列

LinkedBlockingQueue:由链表结构组成的有界阻塞队列

PriorityBlockingQueue:支持优先级排序的无界阻塞队列

DelayQueue:使用优先级队列实现的无界阻塞队列

SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列

LinkedTransferQueue:由链表结构组成的无界阻塞队列

LinkedBlockingDeque:由链表结构组成的双向阻塞队列

ArrayBlockingQueue

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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。默认情况下采用非公平锁的方式实现,可以通过构造器传参控制是采用公平锁还是非公平锁实现。先看看ArrayBlockingQueue类图关系:

在这里插入图片描述

可以看到有3个构造器,其实最终都是会调用上图中第二个构造器进行初始化,第三个构造器在初始化之后会再进行赋值(如果传入的Collection不为空)。

ArrayBlockingQueue nonFairQueue = new ArrayBlockingQueue(10);//默认非公平锁实现

ArrayBlockingQueue fairQueue = new ArrayBlockingQueue(10,true);//true表示公平锁

模拟实现生产者消费者

package com.zwx.concurrent.queue.block;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

public class ArrayBlockingQueueDemo {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(100);//默认非公平锁实现

new Thread(new ConsumerThread(queue)).start();

Thread.sleep(2000);

new Thread(new ProcuctThread(queue)).start();

}

}

class ProcuctThread extends Thread{

private ArrayBlockingQueue queue;

public ProcuctThread(ArrayBlockingQueue queue) {

this.queue = queue;

}

@Override

public void run() {

for (int i=0;i



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