java併發編程工具類JUC第一篇:BlockingQueue阻塞隊列

時間 2021-06-05

標籤 vue java redis spring 後端安全 springboot 數據結構多線程併發欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

Java BlockingQueue接口java.util.concurrent.BlockingQueue表示一個能夠存取元素，而且線程安全的隊列。換句話說，當多線程同時從 JavaBlockingQueue中插入元素、獲取元素的時候，不會致使任何併發問題（元素被插入屢次、處理屢次等問題）。vue

從java BlockingQueue能夠引伸出一個概念：阻塞隊列，是指隊列自己能夠阻塞線程向隊列裏面插入元素，或者阻塞線程從隊列裏面獲取元素。好比：當一個線程嘗試去從一個空隊列裏面獲取元素的時候，這個線程將被阻塞直到隊列內元素數量再也不爲空。固然，線程是否會被阻塞取決於你調用什麼方法從BlockingQueue獲取元素，有的方法會阻塞線程，有的方法會拋出異常等等，下文咱們會詳細介紹。java

1、BlockingQueue 接口實現類

本文不會去介紹如何本身實現BlockingQueue接口，JUC已經爲咱們作好了相關的一些接口實現類。
BlockingQueue是一個java接口，當咱們須要使用阻塞隊列的時候，可使用它的實現類。java.util.concurrent包裏面有以下的一些實現類實現了BlockingQueue接口。redis

ArrayBlockingQueue
DelayQueue
LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingDeque
LinkedTransferQueue
PriorityBlockingQueue
SynchronousQueue

在本文以及後續的文章中，會依次爲你們介紹這些實現類的做用及使用場景，期待您的關注。spring

2、BlockingQueue 應用場景介紹

BlockingQueue一般被應用在一個線程生產對象放入隊列，與此同時另外一個線程消費隊列內的對象的場景下。下面的這張圖說明了使用場景：
後端

生產者線程不斷的生產新的對象，並將他們插入到BlockingQueue，直到隊列中object的數量達到隊列存儲容量的上限。也就是說當隊列中對象達到容量上限的時候，生產者線程將被阻塞，不能再向隊列中插入新的對象。生產者線程將保持阻塞等待狀態，直到消費者線程從隊列中拿走Object，讓隊列有空餘位置放入新的對象。安全

消費者線程不斷的從BlockingQueue取出對象並將其進行處理。若是消費者線程嘗試從一個空隊列中獲取一個對象，消費者線程將被阻塞處於等待狀態，直到生產者向隊列中放入一個新的對象。springboot

因此BlockingQueue常常被用於生產消費的緩衝隊列，若是你不想用分佈式的或者中間件消息隊列（redis、kafka）等（由於對於一個小功能會增長比較大的獨立中間件運維成本），BlockingQueue能夠能是一個備選的選項。數據結構

2.1.BlockingQueue 方法介紹

JavaBlockingQueue 提供了四組不一樣的方法用於向隊列中插入、移除、檢查隊列中包含某一元素對象。每一組方法在被調用以後的響應行爲上有所不一樣，以下：多線程

	拋出異常	返回特定值	阻塞後一直等待	阻塞後等待超時
插入對象	add(o)	offer(o)	put(o)	offer(o, timeout, timeunit)
移除對象	remove(o)	poll()	take()	poll(timeout, timeunit)
檢查對象存在	element()	peek()

上面的方法的四種行爲分別的含義是併發

拋出異常: 若是調用方法後不能當即響應結果（空隊列或滿隊列），則拋出異常。
返回特定值: 若是調用方法後不能當即響應結果（空隊列或滿隊列），則返回特定的值（一般是true/false），true表示方法執行成功，不然表示方法執行失敗。
阻塞後一直等待: 若是調用方法後不能當即響應結果（空隊列或滿隊列），該方法將被阻塞一直處於等待狀態。
阻塞後等待超時: 若是調用方法後不能當即響應結果（空隊列或滿隊列），該方法將在必定時間範圍內被阻塞等待，也就是在超時時間範圍內阻塞。當超出超時時間以後，方法線程將再也不阻塞，而是返回一個特定的值（一般是true/false），true表示方法執行成功，不然表示方法執行失敗。

另外，BlockingQueue隊列不容許向其內部插入null，若是你向隊列中插入null，將會引起NullPointerException異常。
通常的隊列都是從隊首放入對象，從隊尾獲取對象,BlockingQueue不只支持從隊首隊尾操做數據對象，還支持從隊列中其餘任何位置操做數據。好比：你已經向隊列中放入一個對象並等待處理，可是出於某些特殊緣由但願將這個對象從隊列中刪除掉。你能夠調用remove(o)方法來刪除隊列中的一個特定的o對象。固然咱們的程序不能常常性的這樣作，由於隊列這種數據結構常常從中間位置操做數據的效率是極低的，因此除非必要不建議這樣作。

add(o)

BlockingQueueadd() 方法能夠將o對象以參數的形式插入到隊列裏面，若是隊列裏面有剩餘空間，將被當即插入；若是隊列裏面沒有剩餘空間，add()方法將跑出 IllegalStateException.

offer(o)

BlockingQueueoffer() 方法能夠將o對象以參數的形式插入到隊列裏面，若是隊列裏面有剩餘空間，將被當即插入；若是隊列裏面沒有剩餘空間，offer()方法將返回特定的值false.

offer(o, long millis, TimeUnit timeUnit)

BlockingQueueoffer() 方法有另一個版本的實現，存在超時時間的設置參數。這個版本的offer()方法將o對象以參數的形式插入到隊列裏面，若是隊列裏面有剩餘空間，將被當即插入；若是隊列裏面沒有剩餘空間，調用offer方法的線程在超時時間內將被阻塞處於等到狀態，當阻塞時間大於超時時間以後，隊列內若是仍然沒有剩餘空間放入新對象，offer()方法將返回false.

put(o)

BlockingQueueput() 方法能夠將o對象以參數的形式插入到隊列裏面，若是隊列裏面有剩餘空間，將被當即插入；若是隊列裏面沒有剩餘空間，調用put的方法的線程將被阻塞，直到BlockingQueue裏面騰出新的空間能夠放入對象爲止。

take()

BlockingQueuetake() 方法取出並移除隊列中的第一個元素（對象），若是BlockingQueue隊列中不包含任何的元素，調用take()方法的線程將被阻塞，直到有新的元素對象插入到隊列中爲止。

poll()

BlockingQueuepoll() 方法取出並移除隊列中的第一個元素（對象），若是BlockingQueue隊列中不包含任何的元素，poll()方法將返回null.

poll(long timeMillis, TimeUnit timeUnit)

BlockingQueuepoll(long timeMillis, TimeUnit timeUnit)方法一樣存在一個超時時間限制的版本，正常狀況下該方法取出並移除隊列中的第一個元素（對象）。若是BlockingQueue隊列中不包含任何的元素，在超時時間範圍內，若是仍然沒有新的對象放入隊列，這個版本的poll()方法將被阻塞處於等待狀態；當阻塞時間大於超時時間以後，poll(long timeMillis, TimeUnit timeUnit)返回null

remove(Object o)

BlockingQueueremove(Object o) 方法能夠從隊列中刪除一個以參數形式給定的元素對象，remove()方法使用o.equals(element)將傳入參數o與隊列中的對象進行一一比對，從而斷定要刪除的對象是否在隊列中存在，若是存在就從隊列中刪除並返回true，不然返回false。

須要注意的是：若是隊列中有多個與傳入參數equals相等的對象，只刪除其中一個，不會將隊列中全部匹配的對象都刪除。

peek()

BlockingQueuepeek() 方法將取出隊列中的第一個元素對象，可是並不會將其從隊列中刪除。若是隊列中目前沒有任何的元素，也就是空隊列，peek()方法將返回null.

element()

BlockingQueueelement()方法將取出隊列中的第一個元素對象，可是並不會將其從隊列中刪除。若是隊列中目前沒有任何的元素，也就是空隊列，element()方法將拋出 NoSuchElementException.

contains(Object o)

BlockingQueuecontains(Object o) 方法用來判斷當前隊列中是否存在某個對象，該對象與傳入參數o相等（Objects.equals(o, element)被用來斷定對象的相等性）。遍歷隊列中的全部元素，一旦在隊列中發現匹配的元素對象，該方法將返回true；若是沒有任何的元素匹配相等，該方法返回false。