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在并发编程中，有时候需要使用线程安全的队列。如果要实现一个线程安全的队列有两种方式：一种是使用阻塞算法，另一种是使用非阻塞算法。
使用阻塞算法的队列可以用一个锁（入队和出队用同一把锁）或两个锁（入队和出队用不同的锁）等方式来实现。非阻塞的实现方式则可以使用自旋+CAS的方式来实现。
阻塞队列与非阻塞队列
阻塞队列
阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。
- 支持阻塞的插入方法offer：当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
- 支持阻塞的移除方法take：在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是向队列里添加元素的线程，消费者是从队列里取元素的线程。阻塞队列就是生产者用来存放元素、消费者用来获取元素的容器。
非阻塞队列
若队列为空从中获取元素则会返回空，若队列满了插入元素则会抛出异常。
有界队列与无界队列
有界队列
有固定大小的队列。比如设定了固定大小的ArrayBlockingQueue，又或者大小为0，只是在生产者和消费者中做中转用的SynchronousQueue。
无界队列
没有设置固定大小的队列。这些队列的特点是可以直接入列，直到溢出。当然现实几乎不会有到这么大的容量（超过 Integer.MAX_VALUE），所以从使用者的体验上，就相当于 “无界”。
阻塞队列有哪些
| 队列 | 描述 |
|---|---|
| ArrayBlockingQueue | 一个由数组结构组成的有界阻塞队列 |
| LinkedBlockingQueue | 一个由链表结构组成的有界阻塞队列 |
| PriorityBlockingQueue | 一个支持优先级排序的无界阻塞队列 |
| DelayQueue | 一个使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列 |
| SynchronousQueue | 一个不存储元素的阻塞队列 |
| LinkedTransferQueue | 一个由链表结构组成的无界阻塞队列 |
| LinkedBlockingDeque | 一个由链表结构组成的双向阻塞队列 |
| DelayedWorkQueue（ScheduledThreadPoolExecutor的内部类） | 一个使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列 |
阻塞队列中的方法
| 方法类型 | 抛出异常 | 特殊值 | 阻塞 | 超时 |
|---|---|---|---|---|
| 插入时队列满了的表现 | add（IllegalStateException） | offer（false） | put | offer |
| 移除时队列为空的表现 | remove（NoSuchElementException） | poll（null） | take | poll |
| 检查时队列为空的表现 | element（NoSuchElementException） | peek（null） | 不可用 | 不可用 |
队列分析
ArrayBlockingQueue
基于数组实现的有界阻塞队列，ArrayBlockingQueue内部维护这一个定长数组，阻塞队列的大小在初始化时就已经确定了，其后无法更改。
ArrayBlockingQueue支持公平性和非公平性，默认采用非公平模式，可以通过构造函数设置为公平访问策略。
PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是支持优先级的无界队列。默认情况下采用自然顺序排序，当然也可以通过自定义Comparator来指定元素的排序顺序，不能保证同优先级元素的顺序。
PriorityBlockingQueue内部采用二叉堆的实现方式。
DelayQueue
DelayQueue是一个支持延时操作的无界阻塞队列。列头的元素是最先“到期”的元素，如果队列里面没有元素到期，是不能从列头获取元素的，哪怕有元素也不行。也就是说只有在延迟期满时才能够从队列中去元素。
它主要运用于如下场景：
缓存系统的设计：缓存是有一定的时效性的，可以用DelayQueue保存缓存的有效期，然后利用一个线程查询DelayQueue，如果取到元素就证明该缓存已经失效了。
定时任务的调度：DelayQueue保存当天将要执行的任务和执行时间，一旦取到元素（任务），就执行该任务。
DelayQueue采用支持优先级的PriorityQueue来实现，但是队列中的元素必须要实现Delayed接口，Delayed接口用来标记那些应该在给定延迟时间之后执行的对象，该接口提供了getDelay()方法返回元素节点的剩余时间。同时，元素也必须要实现compareTo()方法，compareTo()方法需要提供与getDelay()方法一致的排序。
SynchronousQueue
SynchronousQueue是一个神奇的队列，他是一个不存储元素的阻塞队列，也就是说他的每一个put操作都需要等待一个take操作，否则就不能继续添加元素了，有点儿像Exchanger，类似于生产者和消费者进行交换。
队列本身不存储任何元素，所以非常适用于传递性场景，两者直接进行对接。其吞吐量会高于ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue。
SynchronousQueue支持公平和非公平的访问策略，在默认情况下采用非公平性，也可以通过构造函数来设置为公平性。
SynchronousQueue的实现核心为Transferer接口，该接口有TransferQueue和TransferStack两个实现类，分别对应着公平策略和非公平策略。接口Transferer有一个tranfer()方法，该方法定义了转移数据，如果e != null，相当于将一个数据交给消费者，如果e == null，则相当于从一个生产者接收一个消费者交出的数据。
LinkedTransferQueue
LinkedTransferQueue与其他BlockingQueue相比，他多实现了一个接口TransferQueue，该接口是对BlockingQueue的一种补充，多了tryTranfer()和transfer()两类方法：
-
tranfer()：若当前存在一个正在等待获取的消费者线程，即立刻移交之。 否则，会插入当前元素e到队列尾部，并且等待进入阻塞状态，到有消费者线程取走该元素。
-
tryTranfer()： 若当前存在一个正在等待获取的消费者线程（使用take()或者poll()函数），使用该方法会即刻转移/传输对象元素e；若不存在，则返回false，并且不进入队列。这是一个不阻塞的操作。
LinkedBlockingDeque
LinkedBlockingDeque是一个有链表组成的双向阻塞队列，与前面的阻塞队列相比它支持从两端插入和移出元素。以first结尾的表示从对头操作，以last结尾的表示从对尾操作。
在初始化LinkedBlockingDeque时可以初始化队列的容量，用来防止其再扩容时过渡膨胀。另外双向阻塞队列可以运用在“工作窃取”模式中。
