我理解的Java併發基礎（六）：併發容器和隊列

J.U.C包含許多併發經常使用的容器類工具，好比ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。由與隊列Queue在併發中很是重要，而且種類很是多，故本文將隊列單獨列出，不計算在容器類中。

1，ConcurrentHashMap，併發Map。併發編程中最經常使用的併發容器。JDK1.8中的底層實現與以前版本不一樣。在API的使用上和java.lang.HashMap相同。須要注意的是，HashMap支持null做爲key，而ConcurrentHashMap不支持，會報空指針異常。ConcurrentHashMap在遍歷的時候沒有FailFast機制。

2，CopyOnWriteArrayList，支持併發讀寫的List。在API的使用上和java.lang.ArrayList相同。容許一個線程寫的同時多個線程進行讀操做。CopyOnWriteArrayList在遍歷的時候沒有FailFast機制。

隊列是併發中常常出現的結構。隊列包括阻塞隊列BlockingQueue、雙端阻塞隊列BlockingDequeue、併發隊列（非阻塞）ConcurrentLinkedQueue等。遵循FIFO先入先出的原則。

BlockingQueue接口的經常使用API以下：

boolean add(E e); // 增長元素。若是隊列已滿，拋IllegalStateException異常
void put(E e) throws InterruptedException; // 增長元素。若是隊列已滿，則阻塞等待。阻塞期間響應線程中斷異常。
boolean offer(E e); // 增長元素。若是隊列已滿，直接返回false。
boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException // 增長元素。若是隊列已滿，則阻塞等待一段時間。阻塞期間響應線程中斷異常。返回值同offer(E e)

boolean remove(Object o); // 刪除指定元素。若是隊列發生了改變，則返回true。
E take() throws InterruptedException; // 獲取元素。若是隊列爲空則阻塞等待。阻塞期間響應線程中斷異常。
E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException; // 指定時間內阻塞等待獲取元素。若是隊列爲空則阻塞等待。阻塞期間響應線程中斷異常。
boolean contains(Object o); // 隊列中是否包含指定元素

int remainingCapacity(); // 隊列還能存放多少個元素，返回值 = 初始化總數 - 以存放個數

BlockingQueue接口的實現類有：ArrayBlockingQueue、DelayQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue。

1，ArrayBlockingQueue，數組阻塞隊列。ArrayBlockingQueue 是一個有界的阻塞隊列，構造方法能夠指定是不是公平性。其內部實現是將對象放到一個數組裏。有界也就意味着，它不可以存儲無限多數量的元素。它有一個同一時間可以存儲元素數量的上限。你能夠在對其初始化的時候設定這個上限，但以後就沒法對這個上限進行修改了 (譯者注：由於它是基於數組實現的，也就具備數組的特性：一旦初始化，大小就沒法修改)。ArrayBlockingQueue 內部以 FIFO(先進先出)的順序對元素進行存儲。隊列中的頭元素在全部元素之中是放入時間最久的那個，而尾元素則是最短的那個。

2，DelayQueue，延遲隊列。DelayQueue 對元素進行持有直到一個特定的延遲到期。注入其中的元素必須實現java.util.concurrent.Delayed接口。給接口繼承了java.lang.Comarable比較器接口，具體以下：

public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
    long getDelay(TimeUnit unit);
}

DelayQueue 將會在每一個元素的getDelay()方法返回的值的時間段以後才加入到隊列中。若是返回的是 0 或者負值，則直接加入到隊列中。

3，LinkedBlockingQueue，鏈表阻塞隊列。LinkedBlockingQueue是效率最高的、出鏡率最高的阻塞隊列，內部以一個鏈式結構(連接節點)對其元素進行存儲。若是須要的話，這一鏈式結構能夠選擇一個上限。若是沒有定義上限，將使用 Integer.MAX_VALUE 做爲上限。

4，PriorityBlockingQueue，優先級隊列。PriorityBlockingQueue是一個無界的併發隊列。它使用了和ava.util.PriorityQueue 同樣的排序規則。全部插入到 PriorityBlockingQueue 的元素必須實現java.lang.Comparable接口，由於元素的優先級比較是經過Comparable接口來完成的。列中元素的排序就取決於你本身的 Comparable 實現。tips：從PriorityBlockingQueue隊列返回的Iterator並不能保證元素的遍歷是元素的優先級順序的。

5，SynchronousQueue，同步隊列。SynchronousQueue是一個特殊的隊列，它的內部同時只可以容納1個元素。若是該隊列已 有一元素的話，試圖向隊列中插入一個新元素的線程將會阻塞，直到另外一個線程將該元素從隊列中抽走。一樣，若是該隊列爲空，試圖向隊列中抽取一個元素的線程將會阻塞，直到另外一個線程向隊列中插入了一條新的元素。

6，LinkedTransferQueue，無界鏈表隊列。相比於LinkedBlockingQueue，多了tryTransfer和transfer方法。

void transfer(E e) throws InterruptedException // 若是有線程在阻塞等待回去元素，則直接將e傳遞給等待的線程。若是沒有則阻塞等待線程來獲取元素。阻塞期間響應線程中斷異常。(違反了FIFO原則)
boolean tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException // 一段時間內阻塞等待線程獲取元素，做用同transfer(E e)。若是超時則返回false。

BlockingDeque是雙端阻塞隊列接口，容許在隊列的兩端進元素進行添加和獲取。繼承類BlockingQueue接口，可是不推薦使用BlockingQueue相關的API。BlockingDeque的經常使用API以下：

//在頭部操做
boolean addFirst(E e); // 同BlockingQueue的add(E e)
void putFirst(E e) throws InterruptedException; // 同BlockingQueue的put(E e)
boolean offerFirst(E e); // 同BlockingQueue的offer(E e)
boolean offerFirst(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException // 同BlockingQueue的offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
boolean removeFirstOccurrence(Object o); // 從頭部開始刪除第一個相同的元素。同BlockingQueue的remove(E e)
E takeFirst() throws InterruptedException; // 同BlockingQueue的take()
E pollFirst(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException; // 同BlockingQueue的poll()


// 在尾部操做
boolean addLast(E e); // 同BlockingQueue的add(E e)
void putLast(E e) throws InterruptedException; // 同BlockingQueue的put(E e)
boolean offerLast(E e); // 同BlockingQueue的offer(E e)
boolean offerLast(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException // 同BlockingQueue的offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
boolean removeLastOccurrence(Object o); // 從尾部開始刪除第一個相同的元素。同BlockingQueue的remove(E e)
E takeLast() throws InterruptedException; // 同BlockingQueue的take()
E pollLast(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException; // 同BlockingQueue的poll()

7，LinkedBlockingDeque，鏈表雙端阻塞隊列。J.U.C包中BlockingDeque接口的惟一實現類。其實現與LinkedBlockingQueue相同。當鏈表爲空的時候，一個試圖從中抽取數據的線程將會阻塞，不管該線程是試圖從哪一端抽取數據。建議使用Deque進行多態形式的API操做。

8，ConcurrentLinkedQueue，併發非阻塞安全隊列。ConcurrentLinkedQueue實現了Queue接口，是一個基於鏈表的無界隊列，遵循FIFO先進先出原則，使用循環CAS的方式來實現非阻塞併發安全。建議使用Queue進行多態形式的API操做。