Java Queue 详解

背景

Java queue接口是JDK1.5后才出现的集合，主要目的是提供一个有优先级顺序的集合操作。除了包括一些基本的集合操作之外，queue还提供额外的插入，删除和获取元素的操作。这三种操作都提供了两种方法，一种是当操作失败的时候会抛出异常，另外一种是当操作失败的时候会返回一个特定的值，这个值有可能是null或者 false，取决于操作类型。

throw exception	return special value	Special value
add(E e)	offer(E e)	false
remove()	poll()	null
element()	peek()	null

add 和 offer的区别

add 是用来向queue里插入元素，返回true如果没有没有超过queue的最大容量，抛出IllegalStateException 如果queue 已经满了。 offer也还是用来向queue里插入元素，成功会返回true， queue 满了的话会返回false。在queue 有规定长度的情况下一般推荐使用offer方法来插入元素

remove 和 poll 的区别

remove 和 poll都是用来删除queue 头部的第一个元素，不同之处是当queue是空的时候， remove 会抛出NoSuchElementException 异常，而 poll 会返回一个null。

element 和 peek 的区别

element 和 peek 都是返回queue 的第一个元素，但是不会删除，不同之处是当queue是空的时候， element 会抛出NoSuchElementException 异常，而 peek 会返回一个null。

BlockingQueue 接口

BlockingQueue 扩展了Queue，增加了可阻塞的插入和获取的操作。如果队列是空，那么获取元素的操作将一直阻塞，直到队列中出现一个可用的原色。如果队列已经满了，那么插入元素的操作将一直阻塞，直到队列中出现可用的空间。

BlockingQueue 对于每种操作提供Queue的两种方式外，还提供了阻塞的两种方式，一种是无限制的等待满足条件的出现，另外一种是等待特定的时间间隔。

throw exception	return special value	Blocks indefinitely	Block for time interval
add(E e)	offer(E e)	put(E e)	offer(e, time, unit)
remove()	poll()	take()	poll(time, unit)
element()	peek()	not applicable	not applicable

值得注意的是BlockingQueue 不允许插入null，否则会抛出NPE。返回结果是null表示poll失败。 BlockingQueue的实现类主要是为了服务生产者-消费者队列的，都是线程安全的，但是如果没有在实现类种特别处理addAll，containsAll 和removeAll操作，这几种方法都不是原子性的。
典型的BlockingQueue的生产者-消费者使用场景如下

class Producer implements Runnable {
    private final BlockingQueue queue;
    Producer(BlockingQueue queue){
        this.queue = queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                queue.put(produce());
            }catch (InterruptedException e){
                // handle exception
            }
        }
    }
    
    Object produce(){
        // produce;
    }
}

class Consumer implements Runnable {
    private final BlockingQueue queue;
    public Consumer(BlockingQueue queue) {
        this.queue = queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try{
                queue.take(consume());
            }catch (InterruptedException e){
                //handle exception
            }
        }
    }
    
    void consume(){
        // consume
    }
}

class Setup {
    void main() {
        BlockingQueue q = new SomeQueueImplementation();
        Producer p = new Producer(q);
        Consumer c1 = new Consumer(q);
        Consumer c2 = new Consumer(q);
        new Thread(p).start();
        new Thread(c1).start();
        new Thread(c2).start();
    }
}

LinkedBlockingQueue, ArrayBlockingQueue 和 PriorityBlockingQueue

在集合框架中，有BlockingQueue的多种实现，其中LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue 是FIFO队列，二者分别与LinkedList和ArrayList 类似，但是比同步list有更好的并发性能。PriorityBlockingQueue是一个按照优先级排序的队列。

最后编辑于：2021.11.11 21:25:38