java并发（十九）阻塞队列

阻塞队列与普通队列的区别在于，当队列是空的时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，或者当队列是满时，往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他的线程往空的队列插入新的元素。同样，试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞，直到其他的线程使队列重新变得空闲起来，如从队列中移除一个或者多个元素，或者完全清空队列，下图展示了如何通过阻塞队列来合作：





线程1往阻塞队列中添加元素，而线程2从阻塞队列中移除元素



从5.0开始，JDK在java.util.concurrent包里提供了阻塞队列的官方实现。尽管JDK中已经包含了阻塞队列的官方实现，但是熟悉其背后的原理还是很有帮助的。



java之中的BlockingQueue

先进先出。相对的，栈是后进先出。



BlockingQueue，“阻塞队列”：可以提供阻塞功能的队列。

BlockingQueue提供的常用方法：

       可能报异常 返回布尔值 可能阻塞      设定等待时间

入队 add(e)         offer(e)    put(e) offer(e, timeout, unit)

出队 remove()      poll()      take() poll(timeout, unit)

查看 element()      peek()      无 无



add(e) remove() element() 方法不会阻塞线程。当不满足约束条件时，会抛出IllegalStateException 异常。例如：当队列被元素填满后，再调用add(e)，则会抛出异常。

offer(e) poll() peek() 方法即不会阻塞线程，也不会抛出异常。例如：当队列被元素填满后，再调用offer(e)，则不会插入元素，函数返回false。

要想要实现阻塞功能，需要调用put(e) take() 方法。当不满足约束条件时，会阻塞线程。



阻塞队列的实现

阻塞队列的实现类似于带上限的Semaphore的实现。下面是阻塞队列的一个简单实现

Java代码  

1. import java.util.LinkedList;  
2. import java.util.List;  
3.   
4. public class BlockingQueue {  
5.     private List<Object> queue = new LinkedList<Object>();  
6.     private int limit = 10;  
7.   
8.     public BlockingQueue(int limit) {  
9.         this.limit = limit;  
10.     }  
11.   
12.     public synchronized void enqueue(Object item) throws InterruptedException {  
13.         while (this.queue.size() == this.limit) {  
14.             wait();  
15.         }  
16.         if (this.queue.size() == 0) {  
17.             notifyAll();  
18.         }  
19.         this.queue.add(item);  
20.     }  
21.   
22.     public synchronized Object dequeue() throws InterruptedException {  
23.         while (this.queue.size() == 0) {  
24.             wait();  
25.         }  
26.         if (this.queue.size() == this.limit) {  
27.             notifyAll();  
28.         }  
29.         return this.queue.remove(0);  
30.     }  
31. }  

必须注意到，在enqueue和dequeue方法内部，只有队列的大小等于上限（limit）或者下限（0）时，才调用notifyAll方法。如果队列的大小既不等于上限，也不等于下限，任何线程调用enqueue或者dequeue方法时，都不会阻塞，都能够正常的往队列中添加或者移除元素。