什么是blockingqueue？-ag真人游戏

最近在研究一些并发方面的技术其中研究到阻塞队列（blockingqueue）的时候做了写笔记文档 大家可以一起探讨一下 ：

blockingqueue，是  java.util.concurrent  包提供的用于解决并发生产者 - 消费者问题的最有用的类。

它的特性是在任意时刻只有一个线程可以进行take或者put操作，并且blockingqueue提供了超时return null的机制，在许多生产场景里都可以看到这个工具的身影。

一、队列类型

1.无限队列 （unbounded queue ） - 几乎可以无限增长

2.有限队列 （ bounded queue ） - 定义了最大容量

二、队列数据结构

队列实质就是一种存储数据的结构

• 通常用链表或者数组实现

• 一般而言队列具备fifo先进先出的特性，当然也有双端队列（deque）优先级队列

• 主要操作：入队（enqueue）与出队（dequeue）

三、常见的4中阻塞队列

• arrayblockingqueue 由数组支持的有界队列

• linkedblockingqueue 由链接节点支持的可选有界队列

• priorityblockingqueue 由优先级堆支持的无界优先级队列

• delayqueue 由优先级堆支持的、基于时间的调度队列

1.arrayblockingqueue

队列基于数组实现,容量大小在创建arrayblockingqueue对象时已定义好数据结构如下图：

①队列创建：

 blockingqueue blockingqueue = new arrayblockingqueue<>();

②应用场景：

在线程池中有比较多的应用，生产者消费者场景

③工作原理：

基于reentrantlock保证线程安全，根据condition实现队列满时的阻塞

2.linkedblockingqueue

是一个基于链表的无界队列(理论上有界)

  blockingqueue blockingqueue = new linkedblockingqueue<>();

上面这段代码中，blockingqueue 的容量将设置为 integer.max_value 。

向无限队列添加元素的所有操作都将永远不会阻塞，[注意这里不是说不会加锁保证线程安全]，因此它可以增长到非常大的容量。

使用无限 blockingqueue 设计生产者 - 消费者模型时最重要的是 消费者应该能够像生产者向队列添加消息一样快地消费消息 。

否则，内存可能会填满，然后就会得到一个 outofmemory 异常。

3.delayqueue 

由优先级堆支持的、基于时间的调度队列，内部基于无界队列priorityqueue实现，而无界队列基于数组的扩容实现。

①队列创建：

 blockingqueue blockingqueue = new delayqueue();      

②要求：

入队的对象必须要实现delayed接口,而delayed集成自comparable接口

③应用场景：

电影票

④工作原理：

队列内部会根据时间优先级进行排序。延迟类线程池周期执行。

4.blockingqueue api

blockingqueue 接口的所有方法可以分为两大类：负责向队列添加元素的方法和检索这些元素的方法。在队列满/空的情况下，来自这两个组的每个方法的行为都不同。

①添加元素

②检索元素

在构建生产者 - 消费者程序时，这些方法是 blockingqueue 接口中最重要的构建块。

四、多线程生产者-消费者示例

接下来我们创建一个由两部分组成的程序 - 生产者 ( producer ) 和消费者 ( consumer ) 。

生产者将生成一个 0 到 100 的随机数(十全大补丸的编号)，并将该数字放在 blockingqueue 中。

我们将创建 16 个线程（潘金莲）用于生成随机数并使用 put() 方法阻塞，直到队列中有可用空间。

需要记住的重要一点是，我们需要阻止我们的消费者线程无限期地等待元素出现在队列中。

从生产者(潘金莲)向消费者(武大郎)发出信号的好方法是，不需要处理消息，而是发送称为毒 （ poison ） 丸 （ pill ） 的特殊消息。

我们需要发送尽可能多的毒 （ poison ） 丸 （ pill ） ，因为我们有消费者(武大郎)。

然后当消费者从队列中获取特殊的毒 （ poison ） 丸 （ pill ）消息时，它将优雅地完成执行。

以下生产者的代码：

@slf4j
public class numbersproducer implements runnable {
private final int poisonpill;
private final int poisonpillperproducer;
private blockingqueue numbersqueue;
public numbersproducer(blockingqueue numbersqueue,
int poisonpill,
int poisonpillperproducer) {
this.numbersqueue = numbersqueue;
this.poisonpill = poisonpill;
this.poisonpillperproducer = poisonpillperproducer;
  }
@override
  public void run() {
try {
      generatenumbers ();
    } catch (interruptedexception e) {
thread.currentthread ().interrupt ();
    }
  }
private void generatenumbers() throws interruptedexception {
for (int i = 0; i < 100; i  ) {
numbersqueue.put (threadlocalrandom.current ().nextint (100));
      log.info ("潘金莲-{}号,给武大郎的泡药！", thread.currentthread ().getid ());
    }
for (int j = 0; j < poisonpillperproducer; j  ) {
numbersqueue.put (poisonpill);
      log.info ("潘金莲-{}号,往武大郎的药里放入第{}颗毒丸！", thread.currentthread ().getid (), j   1);
    }
  }
}

我们的生成器构造函数将 blockingqueue 作为参数，用于协调生产者和使用者之间的处理。

我们看到方法 generatenumbers() 将 100 个元素（生产100副药给武大郎吃）放入队列中。

它还需要有毒 （ poison ） 丸 （ pill ） （潘金莲给武大郎下毒）消息，以便知道在执行完成时放入队列的消息类型。

该消息需要将 poisonpillperproducer 次放入队列中。

每个消费者将使用 take() 方法从 blockingqueue 获取一个元素，因此它将阻塞，直到队列中有一个元素。

从队列中取出一个 integer 后，它会检查该消息是否是毒 （ poison ） 丸 （ pill ）（武大郎看潘金莲有没有下毒） ，如果是，则完成一个线程的执行。

否则，它将在标准输出上打印出结果以及当前线程的名称。​​​​​​​

@slf4j
public class numbersconsumer implements runnable {
private final int poisonpill;
private blockingqueue queue;
public numbersconsumer(blockingqueue queue, int poisonpill) {
this.queue = queue;
this.poisonpill = poisonpill;
  }
@override
  public void run() {
try {
while (true) {
integer number = queue.take ();
if (number.equals (poisonpill)) {
return;
        }
        log.info ("武大郎-{}号,喝药-编号:{}", thread.currentthread ().getid (), number);
      }
    } catch (interruptedexception e) {
thread.currentthread ().interrupt ();
    }
  }
}

需要注意的重要事项是队列的使用。

与生成器构造函数中的相同，队列作为参数传递。

我们可以这样做，是因为 blockingqueue 可以在线程之间共享而无需任何显式同步。

既然我们有生产者和消费者，我们就可以开始我们的计划。我们需要定义队列的容量，并将其设置为 10个元素。

我们创建4 个生产者线程，并且创建等于可用处理器数量的消费者线程：

public class main {
public static void main(string[] args) {
int bound = 10;
int n_producers = 16;
int n_consumers = runtime.getruntime ().availableprocessors ();
int poisonpill = integer.max_value;
int poisonpillperproducer = n_consumers / n_producers;
int mod = n_consumers % n_producers;
    blockingqueue queue = new linkedblockingqueue<> (bound);
//潘金莲给武大郎熬药
    for (int i = 1; i < n_producers; i  ) {
new thread (new numbersproducer (queue, poisonpill, poisonpillperproducer)).start ();
    }
//武大郎开始喝药
    for (int j = 0; j < n_consumers; j  ) {
new thread (new numbersconsumer (queue, poisonpill)).start ();
    }
//潘金莲开始投毒，武大郎喝完毒药gg
    new thread (new numbersproducer (queue, poisonpill, poisonpillperproducer   mod)).start ();
  }
}

blockingqueue 是使用具有容量的构造创建的。我们正在创造 4 个生产者和 n 个消费者（武大郎）。

我们将我们的毒 （ poison ） 丸 （ pill ）消息指定为 integer.max_value，因为我们的生产者在正常工作条件下永远不会发送这样的值。

这里要注意的最重要的事情是 blockingqueue 用于协调它们之间的工作。