并发编程之并发队列

一、并发队列

在并发队列上JDK提供了两套实现，

一个是以ConcurrentLinkedQueue为代表的高性能队列非阻塞，

一个是以BlockingQueue接口为代表的阻塞队列，无论哪种都继承自Queue。

1、阻塞队列与非阻塞队

阻塞队列与普通队列的区别在于：

阻塞队列：

• 当队列是空的时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他的线程往空的队列插入新的元素；
• 当队列是满时，往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞，直到其他的线程使队列重新变得空闲起来，如从队列中移除一个或者多个元素，或者完全清空队列.

2、ConcurrentLinkedQeque

ConcurrentLinkedQueue : 是一个适用于高并发场景下的队列，通过无锁的方式，实现
了高并发状态下的高性能，通常ConcurrentLinkedQueue性能好于BlockingQueue.它
是一个基于链接节点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循先进先出的原则。头是最先
加入的，尾是最近加入的，该队列不允许null元素。

// 非阻塞式队列，无界队列
ConcurrentLinkedDeque q = new ConcurrentLinkedDeque();
	q.offer("张三");
	q.offer("李四");
	q.offer("王五");
	//从头获取元素,删除该元素
	System.out.println(q.poll());
	//从头获取元素,不刪除该元素
	System.out.println(q.peek());
	//获取总长度
	System.out.println(q.size());

3、BlockingQueue

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：

• 在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
• 当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。

在Java中，BlockingQueue的接口位于java.util.concurrent 包中(在Java5版本开始提供)，由上面介绍的阻塞队列的特性可知，阻塞队列是线程安全的。

1）、ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是一个有边界的阻塞队列，它的内部实现是一个数组。有边界的意思是它的容量是有限的，我们必须在其初始化的时候指定它的容量大小，容量大小一旦指定就不可改变。

ArrayBlockingQueue是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部。下面
是一个初始化和使用ArrayBlockingQueue的例子：

<String> arrays = new ArrayBlockingQueue<String>(3);
	arrays.offer("张三");
	 arrays.offer("李四");
	arrays.offer("王五");
	arrays.offer("666", 3, TimeUnit.SECONDS); // 队列满了，阻塞3秒后向下执行
	System.out.println(arrays.poll()); // 张三
	System.out.println(arrays.poll()); // 李四
	System.out.println(arrays.poll()); // 王五
	System.out.println(arrays.poll(3, TimeUnit.SECONDS)); //队列为空，阻塞3秒后结束

2）、LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue阻塞队列大小的配置是可选的，如果我们初始化时指定一个大小，它就是有边界的，如果不指定，它就是无边界的。说是无边界，其实是采用了默认大小为Integer.MAX_VALUE的容量 。它的内部实现是一个链表。

和ArrayBlockingQueue一样，LinkedBlockingQueue 也是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部。下面是一个初始化和使LinkedBlockingQueue的例子：

LinkedBlockingQueue linkedBlockingQueue = new LinkedBlockingQueue(3);
linkedBlockingQueue.add("张三");
linkedBlockingQueue.add("李四");
linkedBlockingQueue.add("李四");
System.out.println(linkedBlockingQueue.size()); // 3

3)、PriorityBlockingQueue（有界，快满时自动扩容，看似无界）

PriorityBlockingQueue是一个没有边界的队列，它的排序规则和 java.util.PriorityQueue一样。需要注意，PriorityBlockingQueue中允许插入null对象。

所有插入PriorityBlockingQueue的对象必须实现 java.lang.Comparable接口，队列优先级的排序规则就
是按照我们对这个接口的实现来定义的。

另外，我们可以从PriorityBlockingQueue获得一个迭代器Iterator，但这个迭代器并不保证按照优先级顺序进行迭代。

4）、SynchronousQueue

SynchronousQueue队列内部仅允许容纳一个元素。当一个线程插入一个元素后会被阻塞，除非这个元素被另一个线程消费。

5）、使用BlockingQueue模拟生产者与消费者

class ProducerThread implements Runnable {
	private BlockingQueue<String> blockingQueue;
	private AtomicInteger count = new AtomicInteger();
	private volatile boolean FLAG = true;

	public ProducerThread(BlockingQueue<String> blockingQueue) {
		this.blockingQueue = blockingQueue;
	}

	@Override
	public void run() {
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产者开始启动....");
		while (FLAG) {
			String data = count.incrementAndGet() + "";
			try {
				boolean offer = blockingQueue.offer(data, 2, TimeUnit.SECONDS);
				if (offer) {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生产队列" + data + "成功..");
				} else {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生产队列" + data + "失败..");
				}
				Thread.sleep(1000);
			} catch (Exception e) {

			}
		}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生产者线程停止...");
	}

	public void stop() {
		this.FLAG = false;
	}

}

class ConsumerThread implements Runnable {
	private volatile boolean FLAG = true;
	private BlockingQueue<String> blockingQueue;

	public ConsumerThread(BlockingQueue<String> blockingQueue) {
		this.blockingQueue = blockingQueue;
	}

	@Override
	public void run() {
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费者开始启动....");
		while (FLAG) {
			try {
				String data = blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS);
				if (data == null || data == "") {
					FLAG = false;
					System.out.println("消费者超过2秒时间未获取到消息.");
					return;
				}
				System.out.println("消费者获取到队列信息成功,data:" + data);

			} catch (Exception e) {
				// TODO: handle exception
			}
		}
	}

}

public class Test0008 {

	public static void main(String[] args) {
		BlockingQueue<String> blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<>(3);
		ProducerThread producerThread = new ProducerThread(blockingQueue);
		ConsumerThread consumerThread = new ConsumerThread(blockingQueue);
		Thread t1 = new Thread(producerThread);
		Thread t2 = new Thread(consumerThread);
		t1.start();
		t2.start();
		//10秒后 停止线程..
		try {
			Thread.sleep(10*1000);
			producerThread.stop();
		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
		}
	}

}

1. ArrayDeque, （数组双端队列）
2. PriorityQueue, （优先级队列）
3. ConcurrentLinkedQueue, （基于链表的并发队列）
4. DelayQueue, （延期阻塞队列）（阻塞队列实现了BlockingQueue接口）
5. ArrayBlockingQueue, 常用（基于数组的并发阻塞队列）
6. LinkedBlockingQueue, 常用（基于链表的FIFO阻塞队列）
7. LinkedBlockingDeque, （基于链表的FIFO双端阻塞队列）
8. PriorityBlockingQueue,常用 （带优先级的无界阻塞队列，）
9. SynchronousQueue常用 （并发同步阻塞队列）

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