Java：阻塞队列BlockingQueue与应用场景

目录

阻塞队列

BlockingQueue的常用方法

 生产者消费者应用场景

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阻塞队列

        阻塞队列BlockingQueue继承自父类Queue，该队列是线程安全的，可以安全的与多个生产者和消费者线程一起使用。

        与阻塞队列相对的，存在“非阻塞队列”的概念，那么两者在入队和出队时的区别是什么呢？答案如下图所示，

         此外，在jdk1.8的源码中，对BlockingQueue的文档注释信息与简单翻译如下，

    A {@link java.util.Queue} that additionally supports operations that wait for the queue to become non-empty when retrieving an element, and wait for space to become available in the queue when storing an element.
    阻塞队列，当获取元素时，会等待队列变为非空状态，才会返回元素值；当写入元素时，会等待队列变为非满状态时，再将其写入。

        核心思想如下：

                ①阻塞队列在变为空时，继续执行取出队列元素的操作时，会发生阻塞，直到队列中有新的元素被写入时，才停止阻塞，取出元素；

                ②阻塞队列在已满时，继续执行写入元素的操作时，会发生阻塞，直到队列中已有的元素被消费而产生空位时，才停止阻塞，写入元素。

BlockingQueue的常用方法

                BlockingQueue提供了如下的常用方法，但是请注意：并非所有的方法都会产生队列阻塞的效果。

                 其中：阻塞的方法是：put()-添加、take()-取出。

 生产者消费者应用场景

        阻塞队列的一个经典应用场景就是：生产者、消费者问题。

        如下示例代码中，基于BlockingQueue阻塞队列与子类ArrayBlockingQueue有限阻塞队列，分别创建了2个生产者线程、1个消费者线程。2个生产者线程每隔2秒生产一个随机数，供这1个消费者进行消费。

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 
 
//生产者
class Producer implements Runnable{
    private final BlockingQueue blockingQueue;//阻塞队列
    private final Random random = new Random();//随机数生成器
 
    //构造器
    public Producer(BlockingQueue queue){
        this.blockingQueue = queue;//初始化阻塞队列
    }
 
    //线程任务
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            //添加产品到阻塞队列
            try {
                Thread.sleep(2000);//每隔2秒执行一次生产任务
                System.out.println("生产者产出产品");
                this.blockingQueue.put(this.produce());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
                System.out.println("生产时发生异常");
            }
        }
    }
 
    //生产方法-生产随机数
    Object produce(){
        return random.nextInt();
    }
}
 
//消费者
class Consumer implements Runnable{
    //阻塞队列
    private final BlockingQueue blockingQueue;
 
    //构造器
    public Consumer(BlockingQueue queue){
        this.blockingQueue = queue;
    }
 
    //执行线程任务
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                this.consume(this.blockingQueue.take());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
                System.out.println("消费时发生异常");
            }
        }
    }
 
    //消费方法
    public void consume(Object production){
        System.out.println("正在消费产品："+production);
    }
 
}
 
 
public class BlockingQueue_Apply {
    //properties
 
    //methods
    public static void main(String[] args) {
        //创建阻塞队列ArrayBlockingQueue-指定容量为10
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(10);
        //创建生产者-2个生产商
        Producer producer = new Producer(blockingQueue);
        Producer producer1 = new Producer(blockingQueue);
        //创建消费者
        Consumer consumer = new Consumer(blockingQueue);
 
        //生产者线程
        Thread producerThread = new Thread(producer);
        Thread producerThread1 = new Thread(producer1);
        //消费者线程
        Thread consumerThread = new Thread(consumer);
 
        //启动线程任务
        producerThread.start();
        producerThread1.start();
        consumerThread.start();
    }
}

                 如上图所示，该案例中，会不断执行发生生产者生产、消费者消费的子线程任务，并打印信息。