并发队列之：BlockingQueue和ConcurrentLinkedQueue

一.并行和并发区别：

• 并行：是指两者同时执行一件事。比如赛跑，两个人都在不停的往前跑；

• 并发：是指资源有限的情况下，两者交替轮流使用资源。比如一段路(单核CPU资源)同时只能过一个人，A走一段后，让给B，B用完继续给A ，交替使用，目的是提高效率。

二.什么叫线程安全

• 线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。

• 反之线程不安全就是，多线程在访问同一代码时，会发生不确定因素，例如死锁，数据不一致性等。

三.LinkedBlockingQueue

   LinkedBlockingQueue是一个线程安全的阻塞队列，它实现了BlockingQueue接口，BlockingQueue接口继承自java.util.Queue接口，并在这个接口的基础上增加了take和put方法，这两个方法正是队列操作的阻塞版本。

由于LinkedBlockingQueue实现是线程安全的，实现了先进先出等特性，是作为生产者消费者的首选;LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定的话，默认最大是Integer.MAX_VALUE;其中主要用到put和take方法，put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费，take方法在队列空的时候会阻塞，直到有队列成员被放进来。

示例代码：

package com.lky.test;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;

import org.junit.Test;

/**
 * @Title: testBlockQueue.java
 * @Package com.lky.test
 * @Description:多线程模拟实现生产者消费者模型(阻塞队列)
 * @author lky
 * @date 2015年10月24日 下午5:08:01
 * @version V1.0
 */
public class testBlockQueue {

    private Log log = LogFactory.getLog(testBlockQueue.class);

    /**
     * @Title: testBlockQueue.java
     * @Package com.lky.test
     * @Description: 定义阻塞队列
     * @author lky
     * @date 2015年10月24日 下午5:07:28
     * @version V1.0
     */
    public class Basket {
        // 队列的最大容量为3
        BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<String>(3);

        // 如果队列不满，则放入，否则阻塞等待
        public void produce(String apple) throws InterruptedException {
            basket.put(apple);
        }

        // 如果队列不为空，则取出，否则阻塞等待
        public String consumer() throws InterruptedException {
            return basket.take();
        }
    }

    /**
     * @Title: testBlockQueue.java
     * @Package com.lky.test
     * @Description: 定义生产者
     * @author lky
     * @date 2015年10月24日 下午5:18:17
     * @version V1.0
     */
    public class Produce implements Runnable {
        private Basket basket;
        private String fruit;

        public Produce(String fruit, Basket basket) {
            this.basket = basket;
            this.fruit = fruit;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    log.info("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + "开始生产apple----->" + this.fruit);
                    basket.produce(fruit);
                    log.info("apple生产完毕!!!!");
                    Thread.sleep(1000);
                }
            } catch (Exception e) {
                log.error("生产苹果异常!!!!!");
            }
        }
    }

    /**
     * @Title: testBlockQueue.java
     * @Package com.lky.test
     * @Description: 定义消费者
     * @author lky
     * @date 2015年10月24日 下午5:24:31
     * @version V1.0
     */
    public class Consumer implements Runnable {
        private Basket basket;

        public Consumer(Basket basket) {
            this.basket = basket;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    String fruit = basket.consumer();
                    log.info("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + "取到一个水果: " + fruit);
                    Thread.sleep(1000);
                }

            } catch (Exception e) {
                log.error("消费者取苹果异常!!!!");
            }
        }
    }

    @Test
    public void test() {
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());//获取当前系统的cpu数目
        
        Basket basket = new Basket();
        Produce produce1 = new Produce("apple", basket);
        Produce produce2 = new Produce("banna", basket);
        Consumer consumer = new Consumer(basket);

        // 新建一个线程池
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

        service.submit(produce1);
        service.submit(produce2);
        service.submit(consumer);

        try {
            Thread.sleep(20000);
        } catch (Exception e) {
            log.error("程序异常错误!!!!");
        }
        service.shutdown();
    }
}

四 .ConcurrentLinkedQueue

     ConcurrentLinkedQueue是Queue的一个安全实现．Queue中元素按FIFO原则进行排序．采用CAS操作，来保证元素的一致性。

示例代码：

package com.lky.test;

import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;

/**
* @Title: testNBlockQueue.java 
* @Package com.lky.test 
* @Description: 多线程模拟实现生产者消费者模型(非阻塞式队列)
* @author lky 
* @date 2015年10月24日 下午8:02:14 
* @version V1.0
 */
public class testNBlockQueue {
    private static Log log = LogFactory.getLog(testNBlockQueue.class);
    private static ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<Integer>();

    private static int count = 2;
    private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);

    private static class Poll implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
                while (!queue.isEmpty()) {
                    log.info(Thread.currentThread().getName() + "消费一个商品: " + queue.poll());
                }
                latch.countDown();
        }
    }

    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        long timeStart = System.currentTimeMillis();
        ExecutorService eService = Executors.newFixedThreadPool(4);

        // 生产商品
        for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
            queue.offer(i);
        }

        // 消费者
        for (int i = 0; i < count; ++i) {
            eService.submit(new Poll());
        }

        latch.await();// 使得主线程阻塞，直到latch.getCount()为0
        System.out.println("Cost time: " + (System.currentTimeMillis() - timeStart));
        eService.shutdown();
    }
}

      

     总结：在Java多线程应用中，队列的使用率很高，多数生产消费模型的首选数据结构就是队列(先进先出)。Java提供的线程安全的Queue可以分为阻塞队列和非阻塞队列，其中阻塞队列的典型例子是BlockingQueue，非阻塞队列的典型例子是ConcurrentLinkedQueue，在实际应用中要根据实际需要选用阻塞队列或者非阻塞队列。