注意：該隨筆內(nèi)容完全引自http://wsmajunfeng.iteye.com/blog/1629354筹陵，寫的很好，非常感謝并思，復制過來算是個積累宋彼，怕以后找不到输涕。
一. 前言
在新增的Concurrent包中，BlockingQueue很好的解決了多線程中衣式，如何高效安全“傳輸”數(shù)據(jù)的問題碴卧。通過這些高效并且線程安全的隊列類住册，為我們快速搭建高質(zhì)量的多線程程序帶來極大的便利烫葬。本文詳細介紹了BlockingQueue家庭中的所有成員搭综，包括他們各自的功能以及常見使用場景兑巾。
二. 認識BlockingQueue
阻塞隊列蒋歌，顧名思義委煤，首先它是一個隊列堂油，而一個隊列在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中所起的作用大致如下圖所示：
從上圖我們可以很清楚看到，通過一個共享的隊列碧绞，可以使得數(shù)據(jù)由隊列的一端輸入府框，從另外一端輸出；
常用的隊列主要有以下兩種：（當然通過不同的實現(xiàn)方式讥邻，還可以延伸出很多不同類型的隊列迫靖，DelayQueue就是其中的一種）
先進先出（FIFO）：先插入的隊列的元素也最先出隊列，類似于排隊的功能系宜。從某種程度上來說這種隊列也體現(xiàn)了一種公平性。
后進先出（LIFO）：后插入隊列的元素最先出隊列发魄，這種隊列優(yōu)先處理最近發(fā)生的事件盹牧。
多線程環(huán)境中，通過隊列可以很容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，比如經(jīng)典的“生產(chǎn)者”和“消費者”模型中汰寓，通過隊列可以很便利地實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)共享口柳。假設(shè)我們有若干生產(chǎn)者線程，另外又有若干個消費者線程踩寇。如果生產(chǎn)者線程需要把準備好的數(shù)據(jù)共享給消費者線程啄清，利用隊列的方式來傳遞數(shù)據(jù)，就可以很方便地解決他們之間的數(shù)據(jù)共享問題俺孙。但如果生產(chǎn)者和消費者在某個時間段內(nèi)辣卒，萬一發(fā)生數(shù)據(jù)處理速度不匹配的情況呢？理想情況下睛榄，如果生產(chǎn)者產(chǎn)出數(shù)據(jù)的速度大于消費者消費的速度荣茫，并且當生產(chǎn)出來的數(shù)據(jù)累積到一定程度的時候，那么生產(chǎn)者必須暫停等待一下（阻塞生產(chǎn)者線程）场靴，以便等待消費者線程把累積的數(shù)據(jù)處理完畢啡莉，反之亦然。然而旨剥，在concurrent包發(fā)布以前咧欣，在多線程環(huán)境下，我們每個程序員都必須去自己控制這些細節(jié)轨帜，尤其還要兼顧效率和線程安全魄咕，而這會給我們的程序帶來不小的復雜度。好在此時蚌父，強大的concurrent包橫空出世了哮兰，而他也給我們帶來了強大的BlockingQueue。（在多線程領(lǐng)域：所謂阻塞苟弛，在某些情況下會掛起線程（即阻塞）喝滞，一旦條件滿足，被掛起的線程又會自動被喚醒）膏秫，下面兩幅圖演示了BlockingQueue的兩個常見阻塞場景： *
如上圖所示：當隊列中沒有數(shù)據(jù)的情況下右遭，消費者端的所有線程都會被自動阻塞（掛起），直到有數(shù)據(jù)放入隊列荔睹。**
***如上圖所示：當隊列中填滿數(shù)據(jù)的情況下狸演，生產(chǎn)者端的所有線程都會被自動阻塞（掛起），直到隊列中有空的位置僻他，線程被自動喚醒宵距。****
這也是我們在多線程環(huán)境下，為什么需要BlockingQueue的原因吨拗。作為BlockingQueue的使用者满哪，我們再也不需要關(guān)心什么時候需要阻塞線程婿斥，什么時候需要喚醒線程，因為這一切BlockingQueue都給你一手包辦了哨鸭。既然BlockingQueue如此神通廣大民宿，讓我們一起來見識下它的常用方法：
三. BlockingQueue的核心方法：
1.放入數(shù)據(jù)
（1）offer(anObject):表示如果可能的話,將anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容納,則返回true,否則返回false.（本方法不阻塞當前執(zhí)行方法
的線程）；
∠窦Α（2）offer(E o, long timeout, TimeUnit unit)：可以設(shè)定等待的時間活鹰，如果在指定的時間內(nèi)，還不能往隊列中加入BlockingQueue只估，則返回失敗志群。
（3）put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue沒有空間,則調(diào)用此方法的線程被阻斷直到BlockingQueue里面有空間再繼續(xù).
2. 獲取數(shù)據(jù)
（1）poll(time):取走BlockingQueue里排在首位的對象,若不能立即取出,則可以等time參數(shù)規(guī)定的時間,取不到時返回null;
（2）poll(long timeout, TimeUnit unit)：從BlockingQueue取出一個隊首的對象，如果在指定時間內(nèi)蛔钙，隊列一旦有數(shù)據(jù)可取锌云，則立即返回隊列中的數(shù)據(jù)。否則知道時間
超時還沒有數(shù)據(jù)可取吁脱，返回失敗桑涎。
（3）take():取走BlockingQueue里排在首位的對象,若BlockingQueue為空,阻斷進入等待狀態(tài)直到BlockingQueue有新的數(shù)據(jù)被加入;
（4）drainTo():一次性從BlockingQueue獲取所有可用的數(shù)據(jù)對象（還可以指定獲取數(shù)據(jù)的個數(shù)），通過該方法兼贡，可以提升獲取數(shù)據(jù)效率攻冷；不需要多次分批加鎖或釋放鎖。
四. 常見BlockingQueue
在了解了BlockingQueue的基本功能后遍希，讓我們來看看BlockingQueue家庭大致有哪些成員讲衫？
1. ArrayBlockingQueue
基于數(shù)組的阻塞隊列實現(xiàn)，在ArrayBlockingQueue內(nèi)部孵班，維護了一個定長數(shù)組，以便緩存隊列中的數(shù)據(jù)對象招驴，這是一個常用的阻塞隊列篙程，除了一個定長數(shù)組外，ArrayBlockingQueue內(nèi)部還保存著兩個整形變量别厘，分別標識著隊列的頭部和尾部在數(shù)組中的位置虱饿。
ArrayBlockingQueue在生產(chǎn)者放入數(shù)據(jù)和消費者獲取數(shù)據(jù)，都是共用同一個鎖對象触趴，由此也意味著兩者無法真正并行運行氮发，這點尤其不同于LinkedBlockingQueue；按照實現(xiàn)原理來分析冗懦，ArrayBlockingQueue完全可以采用分離鎖爽冕，從而實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者操作的完全并行運行。Doug Lea之所以沒這樣去做披蕉，也許是因為ArrayBlockingQueue的數(shù)據(jù)寫入和獲取操作已經(jīng)足夠輕巧颈畸，以至于引入獨立的鎖機制乌奇，除了給代碼帶來額外的復雜性外，其在性能上完全占不到任何便宜眯娱。 ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue間還有一個明顯的不同之處在于礁苗，前者在插入或刪除元素時不會產(chǎn)生或銷毀任何額外的對象實例，而后者則會生成一個額外的Node對象徙缴。這在長時間內(nèi)需要高效并發(fā)地處理大批量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中试伙，其對于GC的影響還是存在一定的區(qū)別。而在創(chuàng)建ArrayBlockingQueue時于样，我們還可以控制對象的內(nèi)部鎖是否采用公平鎖疏叨，默認采用非公平鎖。
2.LinkedBlockingQueue
基于鏈表的阻塞隊列百宇，同ArrayListBlockingQueue類似考廉，其內(nèi)部也維持著一個數(shù)據(jù)緩沖隊列（該隊列由一個鏈表構(gòu)成），當生產(chǎn)者往隊列中放入一個數(shù)據(jù)時携御，隊列會從生產(chǎn)者手中獲取數(shù)據(jù)昌粤，并緩存在隊列內(nèi)部，而生產(chǎn)者立即返回啄刹；只有當隊列緩沖區(qū)達到最大值緩存容量時（LinkedBlockingQueue可以通過構(gòu)造函數(shù)指定該值）涮坐，才會阻塞生產(chǎn)者隊列，直到消費者從隊列中消費掉一份數(shù)據(jù)誓军，生產(chǎn)者線程會被喚醒袱讹，反之對于消費者這端的處理也基于同樣的原理。而LinkedBlockingQueue之所以能夠高效的處理并發(fā)數(shù)據(jù)昵时，還因為其對于生產(chǎn)者端和消費者端分別采用了獨立的鎖來控制數(shù)據(jù)同步捷雕，這也意味著在高并發(fā)的情況下生產(chǎn)者和消費者可以并行地操作隊列中的數(shù)據(jù)，以此來提高整個隊列的并發(fā)性能壹甥。
作為開發(fā)者救巷，我們需要注意的是，如果構(gòu)造一個LinkedBlockingQueue對象句柠，而沒有指定其容量大小浦译，LinkedBlockingQueue會默認一個類似無限大小的容量（Integer.MAX_VALUE），這樣的話溯职，如果生產(chǎn)者的速度一旦大于消費者的速度精盅，也許還沒有等到隊列滿阻塞產(chǎn)生，系統(tǒng)內(nèi)存就有可能已被消耗殆盡了谜酒。
ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue是兩個最普通也是最常用的阻塞隊列叹俏，一般情況下，在處理多線程間的生產(chǎn)者消費者問題甚带，使用這兩個類足以她肯。
下面的代碼演示了如何使用BlockingQueue：
(1) 測試類
[
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;"> 1 import java.util.concurrent.BlockingQueue; 2 import java.util.concurrent.ExecutorService; 3 import java.util.concurrent.Executors; 4 import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; 5
6 public class BlockingQueueTest { 7
8 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 9 // 聲明一個容量為10的緩存隊列
10 BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>(10); 11
12 //new了三個生產(chǎn)者和一個消費者
13 Producer producer1 = new Producer(queue); 14 Producer producer2 = new Producer(queue); 15 Producer producer3 = new Producer(queue); 16 Consumer consumer = new Consumer(queue); 17
18 // 借助Executors
19 ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); 20 // 啟動線程
21 service.execute(producer1); 22 service.execute(producer2); 23 service.execute(producer3); 24 service.execute(consumer); 25
26 // 執(zhí)行10s
27 Thread.sleep(10 * 1000); 28 producer1.stop(); 29 producer2.stop(); 30 producer3.stop(); 31
32 Thread.sleep(2000); 33 // 退出Executor
34 service.shutdown(); 35 } 36 }</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
（2）生產(chǎn)者類
[
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;"> 1 import java.util.Random; 2 import java.util.concurrent.BlockingQueue; 3 import java.util.concurrent.TimeUnit; 4 import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; 5
6 /**
7 * 生產(chǎn)者線程
8 *
9 * @author jackyuj 10 */
11 public class Producer implements Runnable { 12
13 private volatile boolean isRunning = true;//是否在運行標志
14 private BlockingQueue queue;//阻塞隊列
15 private static AtomicInteger count = new AtomicInteger();//自動更新的值
16 private static final int DEFAULT_RANGE_FOR_SLEEP = 1000; 17
18 //構(gòu)造函數(shù)
19 public Producer(BlockingQueue queue) { 20 this.queue = queue; 21 } 22
23 public void run() { 24 String data = null; 25 Random r = new Random(); 26
27 System.out.println("啟動生產(chǎn)者線程佳头！"); 28 try { 29 while (isRunning) { 30 System.out.println("正在生產(chǎn)數(shù)據(jù)..."); 31 Thread.sleep(r.nextInt(DEFAULT_RANGE_FOR_SLEEP));//取0~DEFAULT_RANGE_FOR_SLEEP值的一個隨機數(shù)
32
33 data = "data:" + count.incrementAndGet();//以原子方式將count當前值加1
34 System.out.println("將數(shù)據(jù)：" + data + "放入隊列..."); 35 if (!queue.offer(data, 2, TimeUnit.SECONDS)) {//設(shè)定的等待時間為2s，如果超過2s還沒加進去返回true
36 System.out.println("放入數(shù)據(jù)失斍绨薄：" + data); 37 } 38 } 39 } catch (InterruptedException e) { 40 e.printStackTrace(); 41 Thread.currentThread().interrupt(); 42 } finally { 43 System.out.println("退出生產(chǎn)者線程康嘉！"); 44 } 45 } 46
47 public void stop() { 48 isRunning = false; 49 }
50 }</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
（3）消費者類
[
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;"> 1 import java.util.Random; 2 import java.util.concurrent.BlockingQueue; 3 import java.util.concurrent.TimeUnit; 4
5 /**
6 * 消費者線程
7 *
8 * @author jackyuj 9 */
10 public class Consumer implements Runnable { 11
12 private BlockingQueue<String> queue; 13 private static final int DEFAULT_RANGE_FOR_SLEEP = 1000; 14
15 //構(gòu)造函數(shù)
16 public Consumer(BlockingQueue<String> queue) { 17 this.queue = queue; 18 } 19
20 public void run() { 21 System.out.println("啟動消費者線程！"); 22 Random r = new Random(); 23 boolean isRunning = true; 24 try { 25 while (isRunning) { 26 System.out.println("正從隊列獲取數(shù)據(jù)..."); 27 String data = queue.poll(2, TimeUnit.SECONDS);//有數(shù)據(jù)時直接從隊列的隊首取走籽前，無數(shù)據(jù)時阻塞亭珍，在2s內(nèi)有數(shù)據(jù)，取走枝哄，超過2s還沒數(shù)據(jù)肄梨，返回失敗
28 if (null != data) { 29 System.out.println("拿到數(shù)據(jù)：" + data); 30 System.out.println("正在消費數(shù)據(jù)：" + data); 31 Thread.sleep(r.nextInt(DEFAULT_RANGE_FOR_SLEEP)); 32 } else { 33 // 超過2s還沒數(shù)據(jù)，認為所有生產(chǎn)線程都已經(jīng)退出挠锥，自動退出消費線程众羡。
34 isRunning = false; 35 } 36 } 37 } catch (InterruptedException e) { 38 e.printStackTrace(); 39 Thread.currentThread().interrupt(); 40 } finally { 41 System.out.println("退出消費者線程！"); 42 } 43 } 44
45
46 }</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
3. DelayQueue
DelayQueue中的元素只有當其指定的延遲時間到了蓖租，才能夠從隊列中獲取到該元素粱侣。DelayQueue是一個沒有大小限制的隊列，因此往隊列中插入數(shù)據(jù)的操作（生產(chǎn)者）永遠不會被阻塞蓖宦，而只有獲取數(shù)據(jù)的操作（消費者）才會被阻塞齐婴。
使用場景：
DelayQueue使用場景較少，但都相當巧妙稠茂，常見的例子比如使用一個DelayQueue來管理一個超時未響應(yīng)的連接隊列柠偶。
4. PriorityBlockingQueue
基于優(yōu)先級的阻塞隊列（優(yōu)先級的判斷通過構(gòu)造函數(shù)傳入的Compator對象來決定），但需要注意的是PriorityBlockingQueue并不會阻塞數(shù)據(jù)生產(chǎn)者睬关，而只會在沒有可消費的數(shù)據(jù)時诱担，阻塞數(shù)據(jù)的消費者。因此使用的時候要特別注意电爹，生產(chǎn)者生產(chǎn)數(shù)據(jù)的速度絕對不能快于消費者消費數(shù)據(jù)的速度该肴，否則時間一長，會最終耗盡所有的可用堆內(nèi)存空間藐不。在實現(xiàn)PriorityBlockingQueue時，內(nèi)部控制線程同步的鎖采用的是公平鎖秦效。
5. SynchronousQueue
一種無緩沖的等待隊列雏蛮，類似于無中介的直接交易，有點像原始社會中的生產(chǎn)者和消費者阱州，生產(chǎn)者拿著產(chǎn)品去集市銷售給產(chǎn)品的最終消費者挑秉，而消費者必須親自去集市找到所要商品的直接生產(chǎn)者，如果一方?jīng)]有找到合適的目標苔货，那么對不起犀概，大家都在集市等待立哑。相對于有緩沖的BlockingQueue來說，少了一個中間經(jīng)銷商的環(huán)節(jié)（緩沖區(qū)）姻灶，如果有經(jīng)銷商铛绰，生產(chǎn)者直接把產(chǎn)品批發(fā)給經(jīng)銷商，而無需在意經(jīng)銷商最終會將這些產(chǎn)品賣給那些消費者产喉，由于經(jīng)銷商可以庫存一部分商品捂掰，因此相對于直接交易模式，總體來說采用中間經(jīng)銷商的模式會吞吐量高一些（可以批量買賣）曾沈；但另一方面这嚣，又因為經(jīng)銷商的引入，使得產(chǎn)品從生產(chǎn)者到消費者中間增加了額外的交易環(huán)節(jié)塞俱，單個產(chǎn)品的及時響應(yīng)性能可能會降低姐帚。
聲明一個SynchronousQueue有兩種不同的方式，它們之間有著不太一樣的行為障涯。公平模式和非公平模式的區(qū)別:
如果采用公平模式：SynchronousQueue會采用公平鎖罐旗，并配合一個FIFO隊列來阻塞多余的生產(chǎn)者和消費者，從而體系整體的公平策略像樊；
但如果是非公平模式（SynchronousQueue默認）：SynchronousQueue采用非公平鎖尤莺，同時配合一個LIFO隊列來管理多余的生產(chǎn)者和消費者，而后一種模式生棍，如果生產(chǎn)者和消費者的處理速度有差距颤霎，則很容易出現(xiàn)饑渴的情況，即可能有某些生產(chǎn)者或者是消費者的數(shù)據(jù)永遠都得不到處理涂滴。
五. 小結(jié)
BlockingQueue不光實現(xiàn)了一個完整隊列所具有的基本功能友酱，同時在多線程環(huán)境下，他還自動管理了多線間的自動等待于喚醒功能柔纵，從而使得程序員可以忽略這些細節(jié)缔杉，關(guān)注更高級的功能。
