Java并发容器之阻塞队列BlockingQueue

BlockingQueue提供了线程安全的队列访问方式：当阻塞队列进行插入数据时，如果队列已满，线程将会阻塞等待直到队列非满；从阻塞队列取数据时，如果队列已空，线程将会阻塞等待直到队列非空。

BlockingQueue 具有 4 组不同的方法用于插入、移除以及对队列中的元素进行检查。如果请求的操作不能得到立即执行的话，每个方法的表现也不同。这些方法如下：

四组不同的行为方式解释：

• 抛异常：如果试图的操作无法立即执行，抛一个异常。
• 特定值：如果试图的操作无法立即执行，返回一个特定的值(常常是 true / false)。
• 阻塞：如果试图的操作无法立即执行，该方法调用将会发生阻塞，直到能够执行。
• 超时：如果试图的操作无法立即执行，该方法调用将会发生阻塞，直到能够执行，但等待时间不会超过给定值。返回一个特定值以告知该操作是否成功(典型的是true / false。

阻塞队列实现阻塞同步的方式很简单，使用的就是是lock锁的多条件（condition）阻塞控制。封装了根据条件阻塞线程的过程，而我们就不用关心繁琐的await/signal操作了。

阻塞队列的主要实现类有以下几种：

1：ArrayBlockingQueue：ArrayBlockingQueue是一个有界的阻塞队列，其内部实现是一个数组。有界也就意味着，它不能够存储无限多数量的元素。它有一个同一时间能够存储元素数量的上限。你可以在对其初始化的时候设定这个上限，但之后就无法对这个上限进行修改了(因为它是基于数组实现的，一旦初始化，大小就无法修改，不会自动扩容)。内部以 FIFO(先进先出)的顺序对元素进行存储。队列中的头元素在所有元素之中是放入时间最久的那个，而尾元素则是最短的那个。

2：DelayQueue：DelayQueue 对元素进行持有，直到一个特定的延迟到期。DelayQueue 将会在每个元素的 getDelay() 方法返回的值的时间段之后才释放掉该元素。如果返回的是 0 或者负值，延迟将被认为过期，该元素将会在 DelayQueue 的下一次 take  被调用的时候被释放掉。元素必须实现 java.util.concurrent.Delayed 接口。

3：LinkedBlockingQueue：LinkedBlockingQueue 内部以一个链表存储元素。可以选择一个长度上限。如果没有定义上限，将使用 Integer.MAX_VALUE 作为上限。内部以 FIFO(先进先出)的顺序对元素进行存储。队列中的头元素在所有元素之中是放入时间最久的那个，而尾元素则是最短的那个。

4：PriorityBlockingQueue：PriorityBlockingQueue 是一个无界的并发队列。所有插入到 PriorityBlockingQueue 的元素必须实现 java.lang.Comparable接口。队列中元素的排序取决于你自己的 Comparable 实现。注意：如果你从一个 PriorityBlockingQueue 获得一个 Iterator 的话，该 Iterator 并不能保证它对元素的遍历是以优先级为序的。

5：SynchronousQueue：SynchronousQueue 是一个特殊的队列，它的内部同时只能够容纳一个元素。如果该队列已有一元素的话，试图向队列中插入一个新元素的线程将会阻塞，直到另一个线程将该元素从队列中抽走。同样，如果该队列为空，试图向队列中抽取一个元素的线程将会阻塞，直到另一个线程向队列中插入了一条新的元素。

6：LinkedBlockingDeque ：链阻塞双端队列.它是对BlockingDeque双端队列接口的实现，线程在双端队列的两端都可以插入和提取元素。在它为空的时候，一个试图从中抽取数据的线程将会阻塞，无论该线程是试图从哪一端抽取数据。

BlockingQueue 通常用于一个线程生产对象，而另外一个线程消费这些对象的场景，最常见的就是用来实现生产者消费者模式：因为使用者不需显式指定什么时候阻塞进行生产或者消费，队列本身就提供了满或空时的阻塞功能。

public class BlockingQueueTest {
    //生产者线程
    public static class Producer implements Runnable{
        private final BlockingQueue<Integer> blockingQueue;
        private volatile boolean flag;
        private Random random;

        public Producer(BlockingQueue<Integer> blockingQueue) {
            this.blockingQueue = blockingQueue;
            flag=false;
            random=new Random();

        }
        public void run() {
            while(!flag){
                int info=random.nextInt(100);
                try {
                    blockingQueue.put(info);//生产对象并存入阻塞队列中
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        public void shutDown(){
            flag=true;
        }
    }
    //消费者线程
    public static class Consumer implements Runnable{
        private final BlockingQueue<Integer> blockingQueue;
        private volatile boolean flag;
        public Consumer(BlockingQueue<Integer> blockingQueue) {
            this.blockingQueue = blockingQueue;
        }
        public void run() {
            while(!flag){
                int info;
                try {
                    info = blockingQueue.take();//从阻塞队列中消费产品
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        public void shutDown(){
            flag=true;
        }
    }
    public static void main(String[] args){
        BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<Integer>(10);
        Producer producer=new Producer(blockingQueue);
        Consumer consumer=new Consumer(blockingQueue);
        //创建5个生产者，5个消费者，并启动生产和消费
        for(int i=0;i<10;i++){
            if(i<5){
                new Thread(producer,"producer"+i).start();
            }else{
                new Thread(consumer,"consumer"+(i-5)).start();
            }
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        producer.shutDown();//手动停止生产
        consumer.shutDown();//手动停止消费

    }
}