阻塞队列详解

阻塞队列介绍

队列

• 是限定在一端进行插入，另一端进行删除的特殊线性表。
• 先进先出(FIFO)线性表。
• 允许出队的一端称为队头，允许入队的一端称为队尾。

数据结构演示网站：

https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html

Queue接口

public interface Queue<E> extends Collection<E> {
    //添加一个元素，添加成功返回true, 如果队列满了，就会抛出异常
    boolean add(E e);
    //添加一个元素，添加成功返回true, 如果队列满了，返回false
    boolean offer(E e);
    //返回并删除队首元素，队列为空则抛出异常
    E remove();
    //返回并删除队首元素，队列为空则返回null
    E poll();
    //返回队首元素，但不移除，队列为空则抛出异常
    E element();
    //获取队首元素，但不移除，队列为空则返回null
    E peek();
}

代码示例

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
        queue.add("1");
        queue.add("2");
        String poll = queue.poll();
        System.out.println(poll);
        String remove = queue.remove();
        System.out.println(remove);
    }
}

阻塞队列

阻塞队列 (BlockingQueue)是Java util.concurrent包下重要的数据结构，BlockingQueue提供了线程安全的队列访问方式：当阻塞队列插入数据时，如果队列已满，线程将会阻塞等待直到队列非满；从阻塞队列取数据时，如果队列已空，线程将会阻塞等待直到队列非空。并发包下很多高级同步类的实现都是基于BlockingQueue实现的。

BlockingQueue接口

应用场景

阻塞队列在实际应用中有很多场景，以下是一些常见的应用场景：

1、线程池

线程池中的任务队列通常是一个阻塞队列。当任务数超过线程池的容量时，新提交的任务将被放入任务队列中等待执行。线程池中的工作线程从任务队列中取出任务进行处理，如果队列为空，则工作线程会被阻塞，直到队列中有新的任务被提交。

2、生产者-消费者模型

在生产者-消费者模型中，生产者向队列中添加元素，消费者从队列中取出元素进行处理。阻塞队列可以很好地解决生产者和消费者之间的并发问题，避免线程间的竞争和冲突。

 3、消息队列

消息队列使用阻塞队列来存储消息，生产者将消息放入队列中，消费者从队列中取出消息进行处理。消息队列可以实现异步通信，提高系统的吞吐量和响应性能，同时还可以将不同的组件解耦，提高系统的可维护性和可扩展性。

4、缓存系统

缓存系统使用阻塞队列来存储缓存数据，当缓存数据被更新时，它会被放入队列中，其他线程可以从队列中取出最新的数据进行使用。使用阻塞队列可以避免并发更新缓存数据时的竞争和冲突。

5、并发任务处理

在并发任务处理中，可以将待处理的任务放入阻塞队列中，多个工作线程可以从队列中取出任务进行处理。使用阻塞队列可以避免多个线程同时处理同一个任务的问题，并且可以将任务的提交和执行解耦，提高系统的可维护性和可扩展性。

总之，阻塞队列在实际应用中有很多场景，它可以帮助我们解决并发问题，提高程序的性能和可靠性。