BlockingQueue的概述

声明：仅仅对比介绍下BlockingQueue和其各个子接口与实现类

基接口BlockingQueue<E>

• 概述

  • BlockingQueue位于java.util.concurrent包下面，是一个为了应对并发情况的队列的接口，其实现类都是线程安全的。
  • 除去集合类提供的批量操作，如addAll、containsAll、retainAll、removeAll，这些方法可以不必是原子性的以外，其他操作都是原子性的。
  • BlockingQueue不接受null元素，如果尝试插入（add、put、offer）null元素，将会抛出空指针异常。因为在poll方法中，返回null值被认为是操作失败的表现。
  • BlockingQueue可能是有容量限制的，如果没有定义指定的容量，则其容量应为Integer.MAX_VALUE
  • BlockingQueue继承了Collection，所以能够在队列中使用remove这种较为暴力的方法直接去除存在的元素，但是该方法在队列中执行效率很差，只可在特定的场合下使用。
  • BlockingQueue有多种插入(包括入列)、移除（包括出列）、查看的方法，每种方法在操作失败时候的具体行为各不相同，具体见表

  	抛出异常	返回false/null	阻塞	带超时的阻塞
  插入	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e, time, unit)
  移除	remove()	poll()	take()	poll(time, unit)
  查看	element()	peek()	\	\

• 常见方法

  • add方法，插入一个元素，成功返回true，失败抛出异常

  • offer方法，插入一个元素，成功返回true，失败返回false

  • put方法，插入一个元素，阻塞直到队列中有控件可以操作

  • remove(Object)方法，直接从队列中去除一个指定元素

  • remove方法，去除头部元素并返回该元素，如果队列空则抛出异常

  • poll方法，去除头部元素并返回该元素，如果队列空则返回null

  • take方法，去除头部元素并返回该元素，如果队列为空则阻塞直到队列中有元素

  • element方法，仅仅只返回头部元素，队列为空抛出异常

  • peek方法，仅仅只返回头部元素，队列为空返回null

  • remainingCapacity方法，返回剩余空间数

  • drainTo(Collection)方法，移除所有元素到一个集合中

• 子接口

  • TransferQueue

    • 与SynchronnousQueue不同的是，插入时不需要任何等待，直接插入队列，但是会阻塞到直到有一个线程尝试从队列中取出元素

    • 注意，取出的方法必须是take方法或者是带时限的poll方法，因为只有这些方法会在尝试取出元素时进行一定时间的等待，SynchronnousQueue部分也适用这个警告

    • 常见方法：

      • transfer方法，直接插入一个元素进队列，但是会阻塞直到有一个线程尝试从队列中取出这个元素

      • tryTransfer方法，如果没有等待着的消费者，则返回false，且不会插入元素

      • getWaitingConsumerCount

      • hasWaitingConsumer

    • 实现类

      • LinkedTransferQueue
        介绍：略
  • BlockingDeque
    • 并发的双端队列

    • 实现类

      • LinkedBlockingDeque
        介绍：略

• 实现类

  • ArrayBlockingQueue

    • 由数组支持的BlockingQueue，容量大小是固定的，需要在构造时指定，且不可更改

    • 提供一个可选的“公平政策”标识，如果该标识为false（默认）则队列不会维护都处于等待状态的生产者/消费者的顺序，反之则会维护他们到来的顺序

    • 支持以集合的方式初始化最初的队列

  • LinkedBlockingQueue

    • 由链表支持的BlockingQueue，容量大小可以指定，默认值是Integer.MAX_VALUE，实际大小则是动态的

    • 支持以集合的方式初始化最初的队列

    • 在高并发的情况下的可预测性不如ArrayBlokingQueue

  • PriorityBlockingQueue

    • 按照元素实现的Compareable接口比较而得到的顺序作为队列中元素的排列顺序，所以如果插入的元素不是实现Cpmpareable接口的，将会抛出类型转换异常

    • 其iterator方法并不会按照该类的顺序规则来遍历，如果想要实现这种效果可以尝试使用Arrays.sort(pbq.toArray)

    • drainTo和toArray方法都支持按该类的顺序规则来输出元素

    • 如果两个元素比较相等，则他们的实际排列顺序是不定的

    • 默认初始化容量为11，但是实际容量会不断增加，没有上限，除非资源不足

  • SynchronousQueue

    • 该队列的插入/取出，仅仅只会发生在另一个线程尝试对这个队列进行取出/插入时，所以如果只有一个线程想要插入，那么该线程会阻塞，直到有另一个线程想要取出

    • 由于上诉特性，peek、element方法将没有意义，将会直接返回失败状态，同理的还有size方法、reamingCapacity、isEmpty、toArray、contains、containsAll、iterator方法等等，因为实际上队列中就是空的

    • 提供一个可选的“公平政策”标识，如果该标识为false（默认）则队列不会维护都处于等待状态的生产/消费者的顺序，反之会维护他们到来的顺序

  • DelayQueue

    • 延迟队列，所有的插入元素必须实现Delayed接口，元素从被插入到队列的那一刻开始便进行倒计时，直到延迟时间结束，该元素才算“真正”显示在队列里

    • 延迟队列的元素排列顺序是按照元素延迟时间结束的早晚来定的，表头元素是整个队列中最早结束延迟的元素

    • 如果在全元素都还在延迟的状态下，尝试取出元素，效果和从空队列取出元素一样

    • 但是毕竟元素是真正在队列中的，调用size方法会返回队列中所有元素的数量，无论是否延迟结束

ConcurrentLinkedQueue

• 也是位于并发包下的一个并发队列，效率比之BlockingQueue要高，前者适用于不太在意元素顺序，高并发的情况，后者适用于保证元素在多线程下的顺序的情况，会有阻塞的情况。
• 同样不接受null元素
• 遍历及获取队列长度的结果是不一定准确的
• addAll, removeAll, retainAll, containsAll, equals, toArray这些方法不是原子的

参考文档：