阻塞队列

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阻塞队列

阻塞队列与我们平常接触的普通队列(LinkedList、ArrayList等)的最大不同点，在于其阻塞添加和阻塞删除的方法。

• 阻塞添加
  当阻塞队列元素已满时，队列会阻塞加入元素的线程，直队列元素不满时才重新唤醒线程执行元素加入操作。

• 阻塞删除
  阻塞删除是指在队列元素为空时，删除队列元素的线程将被阻塞，直到队列不为空再执行删除操作。

ArrayBlockingQueue的使用

ArrayBlockingQueue 是一个用数组实现的有界阻塞队列，其内部按先进先出的原则对元素进行排序。
其中put方法和take方法为添加和删除的阻塞方法。

ArrayBlockingQueue通过一个ReentrantLock来同时控制添加线程与移除线程的并非访问

主要的方法：

• put(E e) :将元素插入此队列的尾部，如果该队列已满，则一直阻塞
• take()：获取并移除此队列头元素，若没有元素则一直阻塞。

重要的成员：

    /** The queued items */
    final Object[] items;

    /** items index for next take, poll, peek or remove */
    int takeIndex;

    /** items index for next put, offer, or add */
    int putIndex;

    /** Number of elements in the queue */
    int count;

    /*
     * Concurrency control uses the classic two-condition algorithm
     * found in any textbook.
     */

    /** Main lock guarding all access */
    final ReentrantLock lock;

   /**notEmpty条件对象，用于通知take方法队列已有元素，可执行获取操作 */
    private final Condition notEmpty;

    /**notFull条件对象，用于通知put方法队列未满，可执行添加操作 */
    private final Condition notFull;

(阻塞)添加的实现原理

//入队操作
private void enqueue(E x) {
    //获取当前数组
    final Object[] items = this.items;
    //通过putIndex索引对数组进行赋值
    items[putIndex] = x;
    //索引自增，如果已是最后一个位置，重新设置 putIndex = 0;
    if (++putIndex == items.length)
        putIndex = 0;
    count++;//队列中元素数量加1
    //唤醒调用take()方法的线程，执行元素获取操作。
    notEmpty.signal();
}

enqueue(E x)：方法内部通过putIndex直接将元素添加到数组items中，当putIndex索引大小等于数组长度时，需要将putIndex重新设置为0，这是因为当前队列执行元素获取时总是从队列头部获取，而添加元素从队列尾部获取。
所以当队列索引与数组长度相等时，就需要从数组头部开始添加了。

//put方法，阻塞时可中断
 public void put(E e) throws InterruptedException {
     checkNotNull(e);
      final ReentrantLock lock = this.lock;
      lock.lockInterruptibly();//该方法可中断
      try {
          //当队列元素个数与数组长度相等时，无法添加元素
          while (count == items.length)
              //将当前调用线程挂起，添加到notFull条件队列中等待唤醒
              notFull.await();
          enqueue(e);//如果队列没有满直接添加。。
      } finally {
          lock.unlock();
      }
  }

---

LinkedBlockingQueue

区别：
ArrayBlockingQueue是有界的初始化必须指定大小，而LinkedBlockingQueue可以是有界的也可以是无界的(Integer.MAX_VALUE)。

由于ArrayBlockingQueue采用的是数组的存储容器，因此在插入或删除元素时不会产生或销毁任何额外的对象实例，而LinkedBlockingQueue则会生成一个额外的Node对象。这可能在长时间内需要高效并发地处理大批量数据的时，对于GC可能存在较大影响。

两者的实现队列添加或移除的锁不一样，ArrayBlockingQueue实现的队列中的锁是没有分离的，即添加操作和移除操作采用的同一个ReenterLock锁，而LinkedBlockingQueue实现的队列中的锁是分离的，添加采用的是putLock，移除采用的则是takeLock，
也就是说，添加和删除操作并不是互斥操作，可以同时进行。这样能大大提高队列的吞吐量，也意味着在高并发的情况下生产者和消费者可以并行地操作队列中的数据，以此来提高整个队列的并发性能。

在生产者消费者模型中，生产数据和消费数据的速率不一致，可以用阻塞队列来解决相应的问题