Java多线程Queue、BlockingQueue和使用BlockingQueue实现生产消费者模型方法解析

Queue是什么

队列，是一种数据结构。除了优先级队列和LIFO队列外，队列都是以FIFO（先进先出）的方式对各个元素进行排序的。无论使用哪种排序方式，队列的头都是调用remove()或poll()移除元素的。在FIFO队列中，所有新元素都插入队列的末尾。

Queue中的方法

Queue中的方法不难理解，6个，每2对是一个也就是总共3对。看一下JDKAPI就知道了：

注意一点就好，Queue通常不允许插入Null，尽管某些实现（比如LinkedList）是允许的，但是也不建议。

BlockingQueue

BlockingQueue概述

BlockingQueue也是java.util.concurrent下的主要用来控制线程同步的工具。

BlockingQueue有四个具体的实现类,根据不同需求,选择不同的实现类

ArrayBlockingQueue：一个由数组支持的有界阻塞队列，规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。

LinkedBlockingQueue：大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。

PriorityBlockingQueue：类似于LinkedBlockQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数的Comparator决定的顺序。

SynchronousQueue：特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成的。

LinkedBlockingQueue可以指定容量，也可以不指定，不指定的话，默认最大是Integer.MAX_VALUE,其中主要用到put和take方法，put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费，take方法在队列空的时候会阻塞，直到有队列成员被放进来。

讲BlockingQueue，因为BlockingQueue是Queue中的一个重点，并且通过BlockingQueue我们再次加深对于生产者/消费者模型的理解。其他的Queue都不难，通过查看JDKAPI和简单阅读源码完全可以理解他们的作用。

BlockingQueue，顾名思义，阻塞队列。BlockingQueue是在java.util.concurrent下的，因此不难理解，BlockingQueue是为了解决多线程中数据高效安全传输而提出的。

多线程中，很多场景都可以使用队列实现，比如经典的生产者/消费者模型，通过队列可以便利地实现两者之间数据的共享，定义一个生产者线程，定义一个消费者线程，通过队列共享数据就可以了。

当然现实不可能都是理想的，比如消费者消费速度比生产者生产的速度要快，那么消费者消费到一定程度上的时候，必须要暂停等待一下了（使消费者线程处于WAITING状态）。BlockingQueue的提出，就是为了解决这个问题的，他不用程序员去控制这些细节，同时还要兼顾效率和线程安全。

阻塞队列所谓的"阻塞"，指的是某些情况下线程会挂起（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动唤醒。使用BlockingQueue，不需要关心什么时候需要阻塞线程，什么时候需要唤醒线程，这些内容BlockingQueue都已经做好了

BlockingQueue中的方法

BlockingQueue既然是Queue的子接口，必然有Queue中的方法，上面已经列了。看一下BlockingQueue中特有的方法：

（1）voidput(Ee)throwsInterruptedException

把e添加进BlockingQueue中，如果BlockingQueue中没有空间，则调用线程被阻塞，进入等待状态，直到BlockingQueue中有空间再继续

（2）voidtake()throwsInterruptedException

取走BlockingQueue里面排在首位的对象，如果BlockingQueue为空，则调用线程被阻塞，进入等待状态，直到BlockingQueue有新的数据被加入

（3）intdrainTo(Collection<?superE>c,intmaxElements)

一次性取走BlockingQueue中的数据到c中，可以指定取的个数。通过该方法可以提升获取数据效率，不需要多次分批加锁或释放锁

ArrayBlockingQueue

基于数组的阻塞队列，必须指定队列大小。比较简单。ArrayBlockingQueue中只有一个ReentrantLock对象，这意味着生产者和消费者无法并行运行（见下面的代码）。另外，创建ArrayBlockingQueue时，可以指定ReentrantLock是否为公平锁，默认采用非公平锁。

private final ReentrantLock lock;private final Condition notEmpty;private final Condition notFull;