目錄

?什么是阻塞隊列

?什么是生產(chǎn)-消費者模式

?實現(xiàn)一個阻塞隊列

?BlockingQueue

?什么是阻塞隊列

阻塞隊列是一種特殊的隊列，它除了具備隊列的先進先出的特點外，還具有以下特點：

?.如果隊列為空時，執(zhí)行出隊列操作，會阻塞等待，直到另一個線程往隊列里添加元素（隊列不為空）

?.如果隊列滿了時，執(zhí)行入隊列操作，會阻塞等待，直到另一個線程取出隊列里的元素（隊列沒有滿）

阻塞隊列常用于實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者模式，通過控制隊列的阻塞，使得生產(chǎn)者和消費者的協(xié)作更加有效和高效。下面我們先簡單認識下生產(chǎn)者-消費者模式~

?什么是生產(chǎn)-消費者模式

生產(chǎn)者消費者模式是一種常見的并發(fā)編程模式。該模式主要針對一個共享的緩沖區(qū)，多個生產(chǎn)者可以向緩沖區(qū)中添加數(shù)據(jù)，多個消費者可以從緩沖區(qū)中獲取數(shù)據(jù)。在該模式中，生產(chǎn)者向緩沖區(qū)中添加數(shù)據(jù)，如果緩沖區(qū)已滿，則生產(chǎn)者需要等待消費者消費完一部分數(shù)據(jù)后再向緩沖區(qū)添加數(shù)據(jù)；消費者從緩沖區(qū)中獲取數(shù)據(jù)，如果緩沖區(qū)為空，則消費者需要等待生產(chǎn)者生產(chǎn)數(shù)據(jù)后再從緩沖區(qū)中獲取數(shù)據(jù)。生產(chǎn)者和消費者之間通過緩沖區(qū)進行通信和協(xié)調(diào)，而緩沖區(qū)就可以由阻塞隊列構(gòu)成。

一個典型的生產(chǎn)者-消費者模式的例子是吃酒席的時候：后廚（生產(chǎn)者）端菜到餐桌（阻塞隊列）上，賓客（消費者）從餐桌（阻塞隊列）上取走事物食用，當餐桌放滿了食物，后廚就要等賓客吃完一碟再上，當餐桌上沒有食物，賓客就得等后廚上菜后再吃。

使用生產(chǎn)者-消費者模式有以下兩點好處：

?.有效降低生產(chǎn)者和消費者之間的耦合：生產(chǎn)者和消費者之間通過阻塞隊列進行交互，彼此之間沒有直接關(guān)聯(lián)

?.平衡生產(chǎn)者和消費者之間的速度差異：由于阻塞隊列的特性，平衡了兩者的速度差異，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性

?實現(xiàn)一個阻塞隊列

我們先通過數(shù)組，實現(xiàn)一個普通的循環(huán)隊列：

public class MyBlockingQueue {
    private int[] items;
    private int head;
    private int tail;
    private int size;

    public MyBlockingQueue() {
        items = new int[1000];
        head = 0;
        tail = 0;
        //隊列中元素的有效個數(shù)
        size = 0;
    }
    
    //入隊列
    public void put(int value) {
        //隊列滿了
        if (size == items.length) {
            return;
        }
        //隊列沒滿
        items[tail] = value;
        tail = (tail + 1) % items.length;
        size++;
    }
    
    //出隊列
    public int take() {
        //隊列為空
        if (size == 0) {
            return -1;
        }
        //隊列不為空
        int value = items[head];
        head = (head + 1) % items.length;
        size--;
        return value;
    }
}

再對隊列填加阻塞功能，并保證線程安全：

public class MyBlockingQueue {
    private int[] items;
    private int head;
    private int tail;
    private volatile int size;

    public MyBlockingQueue() {
        items = new int[1000];
        head = 0;
        tail = 0;
        //隊列中元素的有效個數(shù)
        size = 0;
    }

    //入隊列
    public void put(int value) throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            //隊列滿了
            // 此處最好使用 while，否則 notifyAll 的時候, 該線程從 wait 中被喚醒
            // 但是緊接著并未搶占到鎖. 當鎖被搶占的時候, 可能又已經(jīng)隊列滿了，就只能繼續(xù)等待
            while (size == items.length) {
                wait();
            }
            //隊列沒滿
            items[tail] = value;
            tail = (tail + 1) % items.length;
            size++;
            notifyAll();
        }
    }

    //出隊列
    public int take() throws InterruptedException {
        int value = 0;
        synchronized (this) {
            //隊列為空
            // 此處最好使用 while，否則 notifyAll 的時候, 該線程從 wait 中被喚醒
            // 但是緊接著并未搶占到鎖. 當鎖被搶占的時候, 可能又已經(jīng)隊列滿了，就只能繼續(xù)等待
            while (size == 0) {
                wait();
            }
            //隊列不為空
            value = items[head];
            head = (head + 1) % items.length;
            size--;
            notifyAll();
        }
        return value;
    }
}

?BlockingQueue

?.BlockingQueue是concurrent包下的一個接口，是Java標準庫中內(nèi)置的阻塞隊列。

?.BlockingQueue除了保留Queue的offer、poll、peek方法外，還提供了帶有阻塞功能的入隊列方法：put()和帶有阻塞功能的出隊列方法：take()。

?.BlockingQueue的實現(xiàn)類有：

①.LinkedBlockingQueue：基于鏈表實現(xiàn)的阻塞隊列。

②.PriorityBlockingQueue：基于優(yōu)先級隊列（堆）實現(xiàn)的阻塞隊列。③.ArrayBlockingQueue：基于數(shù)組實現(xiàn)的阻塞隊列。

知道了BlockingQueue的基本信息，接下來我們來使用BlockingQueue實現(xiàn)一個生產(chǎn)者-消費者模式：

class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();
        Thread customer = new Thread(()->{
            while (true) {
                try {
                    int value = blockingQueue.take();
                    System.out.println("消費者：" + value);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
        Thread producer = new Thread(()->{
            Random random = new Random();
            while (true) {
                try {
                    int value = random.nextInt(1000);
                    blockingQueue.put(value);
                    System.out.println("生產(chǎn)者：" + value);
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
        customer.start();
        producer.start();
        customer.join();
        producer.join();
    }
}

由于在producer線程中sleep(100)，所以producer線程入隊列會很慢，producer線程一入隊列就被customer線程取出：

注：由于兩個線程的輸出語句是并行執(zhí)行，故先打印生產(chǎn)者還是消費者是不確定的文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-717239.html

到了這里，關(guān)于阻塞隊列.的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！