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juc阻塞队列(阻塞队列源码)



阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。

  • 支持阻塞的插入方法:意思是当队列满时,队列会阻塞插入元素的线程,直到队列不满。
  • 支持阻塞的移除方法:意思是在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是向队列里添加元素的线程,消费者是从队列里取元素的线程。阻塞队列就是生产者用来存放元素、消费者用来获取元素的容器。

方法/处理方式 抛出异常 返回特殊值 一直阻塞 超时退出 插入方法 add(e) offer(e) put(e) offer(e,time,unit) 移除方法 remove() poll() take() poll(time,unit) 检查方法 element() peek() 不可用 不可用
  • 抛出异常:当队列满时,如果再往队列里插入元素,会抛出 ("Queue full")异常。当队列空时,从队列里获取元素会抛出 异常。
  • 返回特殊值:当往队列插入元素时,会返回元素是否插入成功,成功返回true。如果是移除方法,则是从队列里取出一个元素,如果没有则返回 null 。
  • 一直阻塞:当阻塞队列满时,如果生产者线程往队列里 put 元素,队列会一直阻塞生产者线程,直到队列可用或者响应中断退出。当队列空时,如果消费者线程从队列里 take 元素,队列会阻塞住消费者线程,直到队列不为空。
  • 超时退出:当阻塞队列满时,如果生产者线程往队列里插入元素,队列会阻塞生产者线程一段时间,如果超过了指定的时间,生产者线程就会退出。

如果是无界阻塞队列,队列不可能会出现满的情况,所以使用 put 或 offer 方法永远不会被阻塞,而且使用offer方法时,该方法永远返回 true。

在中提供了两个阻塞式写方法,分别如下(在该队列中,无论是阻塞式写方法还是非阻塞式写方法,都不允许写入null)。

  • :向队列的尾部插入新的数据,当队列已满时调用该方法的线程会进入阻塞,直到有其他线程对该线程执行了中断操作,或者队列中的元素被其他线程消费。
  • :向队列尾部写入新的数据,当队列已满时执行该方法的线程在指定的时间单位内将进入阻塞,直到到了指定的超时时间后,或者在此期间有其他线程对队列数据进行了消费。

put() 方法示例

 
  

当队列已满时写入数据,如果不想使得当前线程进入阻塞,那么就可以使用非阻塞式的写操作方法。

  • :向队列尾部写入新的数据,当队列已满时不会进入阻塞,但是该方法会抛出队列已满的异常。
  • :向队列尾部写入新的数据,当队列已满时不会进入阻塞,并且会立即返回 false。

add() 方法示例

 
  
  • :从队列头部获取数据,并且该数据会从队列头部移除,当队列为空时执行take方法的线程将进入阻塞,直到有其他线程写入新的数据,或者当前线程被执行了中断操作。
  • :从队列头部获取数据并且该数据会从队列头部移除,如果队列中没有任何元素时则执行该方法,当前线程会阻塞指定的时间,直到在此期间有新的数据写入,或者阻塞的当前线程被其他线程中断,当线程由于超时退出阻塞时,返回值为null。

take() 方法示例

 
  
  • :从队列头部获取数据并且该数据会从队列头部移除,当队列为空时,该方法不会使得当前线程进入阻塞,而是返回null值。
  • :当队列为空时,该方法不会使得当前线程进入阻塞,而是返回null值。
 
  
 
  

是一个用链表实现的有界阻塞队列。此队列的默认和最大长度为。此队列按照先进先出的原则对元素进行排序。

是一个支持优先级的无界阻塞队列。默认情况下元素采取自然顺序升序排列。也可以自定义类实现方法来指定元素排序规则,或者初始化时,指定构造参数Comparator 来对元素进行排序。需要注意的是不能保证同优先级元素的顺序。

 
  

是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列。队列使用来实现。队列中的元素必须实现接口,在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。

非常有用,可以将运用在以下应用场景。

  • 缓存系统的设计:可以用保存缓存元素的有效期,使用一个线程循环查询,一旦能从中获取元素时,表示缓存有效期到了。
  • 定时任务调度:使用保存当天将会执行的任务和执行时间,一旦从中获取到任务就开始执行,比如就是使用实现的。

队列的元素必须实现接口。我们可以参考里类的实现。

 
  

是一个由链表结构组成的无界阻塞队列。相对于其他阻塞队列,多了和方法。

  • transfer方法

    如果当前有消费者正在等待接收元素(消费者使用 方法或带时间限制的poll()方法时), 方法可以把生产者传入的元素立刻 (传输)给消费者。如果没有消费者在等待接收元素,transfer 方法会将元素存放在队列的tail节点,并等到该元素被消费者消费了才返回。 方法的关键代码如下

  • tryTransfer方法

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