BlockingQueue是java.util.concurrent包下的一个接口,它是Queue接口的一个子接口。相比于普通的Queue,BlockingQueue的主要特性是,当试图向满的队列中添加元素或从空的队列中获取元素时,队列会阻塞插入/获取操作。这两种操作使得BlockingQueue适合用于生产者-消费者模型,在多线程环境中处理数据共享问题。
Queue接口
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boolean add(E e): 添加一个元素,添加成功返回true, 如果队列满了,就会抛出异常
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boolean offer(E e): 添加一个元素,添加成功返回true, 如果队列满了,返回false
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E remove(): 返回并删除队首元素,队列为空则抛出异常
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E poll(): 返回并删除队首元素,队列为空则返回null
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E element(): 返回队首元素,但不移除,队列为空则抛出异常
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E peek(): 获取队首元素,但不移除,队列为空则返回null
核心方法
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void put(E e): 将指定元素插入此队列中,如果队列已满,则等待可用的空间。这是一个阻塞操作。
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E take(): 从队列中取出并删除一个元素,如果队列为空,当前线程则会阻塞,直到有元素可以获取。
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boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit): 尝试将元素插入队列,如果队列已满,则等待指定的等待时间。如果在指定的时间内,队列仍然没有可用空间,那么返回 false。如果插入成功,则返回 true。
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E poll(long timeout, TimeUnit unit): 尝试从队列中获取并删除第一个元素,并等待指定的时间,如果在指定的时间内,队列仍为空,则返回 null。
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int remainingCapacity(): 返回队列还剩下多少空间。
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boolean drainTo(Collection<? super E> c): 移除此队列中所有可用的元素,并将它们添加到给定的集合中。
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boolean drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements): 从此队列中移除最多给定数量的可用元素,并将这些元素添加到给定的集合中。
主要实现
- 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。
- DelayQueue: 一个使用优先级队列实现的无界阻塞延迟队列。
- PriorityBlockingQueue: 一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
- SynchronousQueue: 一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作。
使用场景
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线程池: 线程池中的任务队列通常是一个阻塞队列。当任务数超过线程池的容量时,新提交的任务将被放入任务队列中等待执行。线程池中的工作线程从任务队列中取出任务进行处理,如果队列为空,则工作线程会被阻塞,直到队列中有新的任务被提交。
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生产者-消费者模型: 在生产者-消费者模型中,生产者向队列中添加元素,消费者从队列中取出元素进行处理。阻塞队列可以很好地解决生产者和消费者之间的并发问题,避免线程间的竞争和冲突。
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消息队列: 消息队列使用阻塞队列来存储消息,生产者将消息放入队列中,消费者从队列中取出消息进行处理。消息队列可以实现异步通信,提高系统的吞吐量和响应性能,同时还可以将不同的组件解耦,提高系统的可维护性和可扩展性。
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缓存系统: 缓存系统使用阻塞队列来存储缓存数据,当缓存数据被更新时,它会被放入队列中,其他线程可以从队列中取出最新的数据进行使用。使用阻塞队列可以避免并发更新缓存数据时的竞争和冲突。
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并发任务处理: 在并发任务处理中,可以将待处理的任务放入阻塞队列中,多个工作线程可以从队列中取出任务进行处理。使用阻塞队列可以避免多个线程同时处理同一个任务的问题,并且可以将任务的提交和执行解耦,提高系统的可维护性和可扩