阻塞隊列

時間  2021-02-27
標籤 java 數組 ide spa 線程 code blog 排序 隊列 element 欄目 Java 简体版
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概念

阻塞隊列（BlockingQueue）：支持2個附加操做的隊列。阻塞隊列經常使用於生產者和消費者的場景，生產者是往隊列中添加元素的線程，消費者是從隊列中獲取元素的線程。java

附加操做：數組

1）隊列爲空時，獲取元素的線程會等待隊列變爲非空ide

2）隊列爲滿時，存儲元素的線程會等待隊列可用。spa

 

種類

ArrayBlockingQueue：由數組結構組成的 有界 阻塞隊列線程

LinkedBlockingQueue：由鏈表結構組成的 有界（但默認大小爲Integer.MAX_VALUE）阻塞隊列code

PriorityBlockingQueue：支持優先級排序的 無界 阻塞隊列blog

DelayQueue：使用優先級隊列實現的 延遲 無界 阻塞隊列排序

SynchronousQueue：不存儲元素 的阻塞隊列，也即單個元素的隊列隊列

LinkedTransferQueue：由鏈表結構組成的 無界 阻塞隊列element

LinkedBlockingDeque：由鏈表結構組成的 雙向 阻塞隊列

 

方法

方法 拋出異常 返回特殊值 一直阻塞 超時退出
插入 add(e) offer(e) put(e) offer(e,time,unit)
移除 remove() poll() take() poll(time,unit)
檢查 element() peek() 不可用 不可用

插入

add

1）合法的add：add元素數量與規定元素數量一致

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 ​
 public class BlockingQueueDemo {
 ​
     public static void main(String[] args) {
         // 構造方法傳參是規定其長度
         BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
         System.out.println(blockingQueue.add("1"));
         System.out.println(blockingQueue.add("2"));
         System.out.println(blockingQueue.add("3"));
         // true true true
     }
 ​
 }

 

2）異常（ IllegalStateException ）

當阻塞隊列滿時候，再往隊列裏插入元素，會拋出IllegalStateException("Queue full")異常

 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 ​
 public class BlockingQueueDemo {
 ​
     public static void main(String[] args) {
         // 構造方法傳參是規定其長度
         BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
         System.out.println(blockingQueue.add("1"));
         System.out.println(blockingQueue.add("2"));
         System.out.println(blockingQueue.add("3"));
 ​
         System.out.println(blockingQueue.add("4"));
         // java.lang.IllegalStateException: Queue full
     }
 ​
 }

 

offer

1）若是隊列已滿，再插入元素，則返回false，而不會拋出異常

public static void main(String[] args) {
     // 構造方法傳參是規定其長度
     BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
     System.out.println(blockingQueue.offer("1"));
     System.out.println(blockingQueue.offer("2"));
     System.out.println(blockingQueue.offer("3"));
     // true true true
 ​
     System.out.println(blockingQueue.offer("4"));
     // false
 }

 

2）設置超時時間

private static void offer() throws InterruptedException {
     BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
     // 設置超時時間爲2s，TimeUnit是時間顆粒度轉換，TimeUnit.SECOND表明秒
     System.out.println(blockingQueue.offer("1", 2L, TimeUnit.SECONDS));
     System.out.println(blockingQueue.offer("2", 2L, TimeUnit.SECONDS));
     System.out.println(blockingQueue.offer("3", 2L, TimeUnit.SECONDS));
     // true true true
     System.out.println(blockingQueue.offer("4", 2L, TimeUnit.SECONDS));
     // false
 }

 

put

若是隊列已滿，再插入元素，就會阻塞，直至能夠添加進去爲止

 public static void main(String[] args) {
     BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
     try {
         blockingQueue.put("1");
         blockingQueue.put("2");
         blockingQueue.put("3");
         blockingQueue.put("4");
     } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
     }
 }

 

移除

remove

合法的remove

 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 ​
 public class BlockingQueueDemo {
 ​
     public static void main(String[] args) {
         // 構造方法傳參是規定其長度
         BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
         blockingQueue.add("1");
         blockingQueue.add("2");
         blockingQueue.add("3");
 ​
         System.out.println(blockingQueue.remove());
         System.out.println(blockingQueue.remove());
         System.out.println(blockingQueue.remove());
         // 1 2 3
         
         System.out.println(blockingQueue.remove());
     }
 ​
 }

 

異常（NoSuchElementException）

當隊列爲空時，從隊列裏獲取元素時會拋出NoSuchElementException異常

 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 ​
 public class BlockingQueueDemo {
 ​
     public static void main(String[] args) {
         // 構造方法傳參是規定其長度
         BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
         blockingQueue.add("1");
         blockingQueue.add("2");
         blockingQueue.add("3");
 ​
         System.out.println(blockingQueue.remove());
         System.out.println(blockingQueue.remove());
         System.out.println(blockingQueue.remove());
         
         System.out.println(blockingQueue.remove());
         // java.util.NoSuchElementException
     }
 ​
 }

 

poll

當隊列爲空時，從隊列裏獲取元素時直接返回null，不拋出異常

 public static void main(String[] args) {
     BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
     blockingQueue.offer("1");
     blockingQueue.offer("2");
     blockingQueue.offer("3");
 ​
     System.out.println(blockingQueue.poll());
     System.out.println(blockingQueue.poll());
     System.out.println(blockingQueue.poll());
     // 1 2 3
     
     System.out.println(blockingQueue.poll());
     // null
 }

 

take

當隊列爲空時，從隊列裏獲取元素時阻塞，直至其中存在元素

public static void main(String[] args) throws Exception {
     BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
     blockingQueue.put("1");
     blockingQueue.put("2");
     blockingQueue.put("3");
 ​
     System.out.println(blockingQueue.take());
     System.out.println(blockingQueue.take());
     System.out.println(blockingQueue.take());
     System.out.println(blockingQueue.take());
 }

 

檢查

element

若是隊列爲空，則拋異常NoSuchElementException

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 ​
 public class BlockingQueueDemo {
 ​
     public static void main(String[] args) {
         // 構造方法傳參是規定其長度
         BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
         blockingQueue.add("1");
         blockingQueue.add("2");
         blockingQueue.add("3");
 ​
         System.out.println(blockingQueue.element());
         // 1
     }
 ​
 }

 

peek

若是隊列爲空，則返回null

 public static void main(String[] args) {
     BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
     blockingQueue.offer("1");
     blockingQueue.offer("2");
     blockingQueue.offer("3");
 ​
     System.out.println(blockingQueue.peek());
 }

 

SynchronousQueue

SynchronousQueue（同步隊列）模擬生產消費

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 ​
 public class SynchronousQueueDemo {
 ​
     public static void main(String[] args) {
         // 同步隊列不存儲元素
         BlockingQueue queue = new SynchronousQueue();
 ​
         // 生產者線程
         new Thread(() -> {
             try {
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t put 1");
                 queue.put("1");
 ​
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t put 2");
                 queue.put("2");
 ​
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t put 3");
                 queue.put("3");
 ​
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }, "provider").start();
 ​
         // 消費者線程
         new Thread(() -> {
             try {
                 // 每次消費前先睡眠2秒鐘
                 TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + queue.take());
 ​
                 TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + queue.take());
 ​
                 TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + queue.take());
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }, "consumer").start();
         
         // 程序執行結果：
         // provider     put 1
         // consumer    1
         // provider     put 2
         // consumer    2
         // provider     put 3
         // consumer    3
     }
 }
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