文章目录

  • 1.队列简介
  • 1.1 队列
  • 1.2 什么是阻塞队列
  • 2.Java中的阻塞队列
  • 2.1 ArrayBlockingQueue
  • 2.2 LinkedBlockingQueue
  • 2.3 PriorityBlockingQueue
  • 2.4 DelayQueue
  • 2.5 SynchronousQueue
  • 2.6 LinkedTransferQueue
  • 2.7 LinkedBlockingDeque


1.队列简介

1.1 队列

Queue： 基本上，一个队列就是一个先入先出（FIFO）的数据结构。
Queue接口与List、Set同一级别，都是继承了Collection接口。

1.2 什么是阻塞队列

阻塞队列（BlockingQueue是一个接口， 继承Queue接口）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方式。
1.支持阻塞的插入方法：当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满，有空间时。
2.支持阻塞的移除方法：当队列为空时，获取元素的线程会等待队列为非空。
       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的线程，消费者是从队列里获取元素的线程。阻塞队列就是生产者用来存放元素、生产者用来获取元素的容器。

2.Java中的阻塞队列

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

常见阻塞队列关系图：

JAVA不同用户设置不同队列 java三种队列详解_优先级

还有其他阻塞/非阻塞队列未在图中列出，感兴趣的可以自行查看jdk源码

2.1 ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue 默认情况下不保证线程公平的访问队列。

公平访问队列是指阻塞的线程，可以按照阻塞的先后顺序访问队列，即先阻塞线程先访问队列。
非公平是对先等待的线程是非公平的，当队列可用时，阻塞的线程都可以争夺访
问队列的资格，有可能先阻塞的线程最后才访问队列。

为了公平性，通常会降低吞吐量。
我们可以使用以下代码创建一个公平的阻塞队列：

//访问者的公平性是使用可重入锁实现二点
        ArrayBlockingQueue fairQueue =  new ArrayBlockingQueue(1000,true);

我们通过源码查看公平性的实现方式

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();
    }

2.2 LinkedBlockingQueue

队列的默认和最大长度为Integer.MAX_VALUE;

2.3 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。也可以通过自定义类实现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对元素进行排序，但不能保证同优先级元素的顺序。

2.4 DelayQueue

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，只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。

2.5 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。

public SynchronousQueue(boolean fair) {
        transferer = fair ? new TransferQueue<E>() : new TransferStack<E>();
    }

以上构造方法可以创建公平性访问的队列。
SynchronousQueue可以看成是传球手，负责把生产者线程处理的数据直接传递给消费者线程。队列本身不存粗任何元素，非常适合传递性场景。SynchronousQueue的吞吐量高于LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue。

2.6 LinkedTransferQueue

LinkedTransferQueue是一个由链表结构组成的无界阻塞TransferQueue队列。想对于其他阻塞队列，LinkedTransferQueue多了tryTransfer和transfer方法。
1.transfer方法
如果有消费者正在等待接收元素（消费者使用take()方法或带时间限制的poll()方法），transfer方法可以把生产者传入的元素立刻transfer（传输）给消费者。如果没有消费者在等待接收元素，transfer方法会将元素存放在队列的tail节点，并等到该元素被消费者消费了才返回。
2.tryTransfer方法
tryTransfer是用来试探生产者传入的元素是否能直接传给消费者，如果没有消费者等待元素，则返回false。

2.7 LinkedBlockingDeque

LinkedBlockingDeque 是一个由链表结构组成的双向阻塞队列。所谓双向队列指的是可以从队列的两端插入和移除元素。双向队列因为多了一个操作队列的入口，在多线程同事入队列时，也就减少了一半的竞争。相比其他的阻塞队列，LinkedBlockingDeque多了addFirst、addLast、offerFirst、offerLast、peekFirst和peekLast等方法。以First单词结尾的方法，表示插入、获取（peek）或移除双端队列的第一个元素

双向阻塞队列可以运用在“工作窃取”模式中