关于Java中阻塞队列BlockingQueue的详解
作者：书启秋枫
栈与队列概念
栈(Stack)：先进后出，后进先出
队列：先进先出
1. 什么是BlockingQueue
在多线程领域：所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤起。
BlockingQueue即阻塞队列，是java.util.concurrent下的一个接口，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。从阻塞这个词可以看出，在某些情况下对阻塞队列的访问可能会造成阻塞。被阻塞的情况主要有如下两种：
- 当队列满了的时候进行入队列操作
- 当队列空了的时候进行出队列操作
因此，当一个线程试图对一个已经满了的队列进行入队列操作时，它将会被阻塞，除非有另一个线程做了出队列操作；同样，当一个线程试图对一个空队列进行出队列操作时，它将会被阻塞，除非有另一个线程进行了入队列操作。
阻塞队列主要用在生产者/消费者的场景，下面这幅图展示了一个线程生产、一个线程消费的场景：
为什么需要BlockingQueue？
好处是我们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，因为这一切BlockingQueue都给你一手包办了。在concurrent包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。
2. 认识BlockingQueue
java.util.concurrent 包里的 BlockingQueue是一个接口，继承Queue接口，Queue接口继承 Collection。
BlockingQueue接口主要有以下7个实现类：
- ArrayBlockingQueue：由数组结构组成的有界阻塞队列。
- LinkedBlockingQueue：由链表结构组成的有界（但大小默认值为integer.MAX_VALUE）阻塞队列。
- PriorityBlockingQueue：支持优先级排序的无界阻塞队列。
- DelayQueue：使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。
- SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，也即单个元素的队列。
- LinkedTransferQueue：由链表组成的无界阻塞队列。
- LinkedBlockingDeque：由链表组成的双向阻塞队列。
BlockingQueue接口有以下几个方法：它的方法可以分成以下4类：
| 抛出异常 | 特殊值 | 阻塞 | 超时 | |
| 插入 | add(e) | offer(e) | put(e) | offer(e, time, unit) |
| 移除 | remove() | poll() | take() | poll(time, unit) |
| 检查 | element() | peek() | 不可用 | 不可用 |
① 抛出异常
add正常执行返回true，element（不删除）和remove返回阻塞队列中的第一个元素 当阻塞队列满时，再往队列里add插入元素会抛IllegalStateException:Queue full 当阻塞队列空时，再往队列里remove移除元素会抛NoSuchElementException 当阻塞队列空时，再调用element检查元素会抛出NoSuchElementException。
② 特定值
插入方法，成功ture失败false 移除方法，成功返回出队列的元素，队列里没有就返回null 检查方法，成功返回队列中的元素，没有返回null。
③ 一直阻塞
如果试图的操作无法立即执行，该方法调用将会发生阻塞，直到能够执行。 当阻塞队列满时，再往队列里put元素，队列会一直阻塞生产者线程直到put数据or响应中断退出 当阻塞队列空时，再从队列里take元素，队列会一直阻塞消费者线程直到队列可用。
④ 超时退出
如果试图的操作无法立即执行，该方法调用将会发生阻塞，直到能够执行，但等待时间不会超过给定值。 返回一个特定值以告知该操作是否成功(典型的是 true / false)。
3. 代码演示
public class BlockingQueueDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
// 第一组方法：add remove element
// System.out.println(queue.add("a"));
// System.out.println(queue.add("b"));
// System.out.println(queue.add("c"));
// // System.out.println(queue.add("d"));
// // System.out.println(queue.element());
// System.out.println(queue.remove());
// System.out.println(queue.remove());
// System.out.println(queue.remove());
// //System.out.println(queue.remove());
// //System.out.println(queue.element());
// 第二组：offer poll peek
// System.out.println(queue.offer("a"));
// System.out.println(queue.offer("b"));
// System.out.println(queue.offer("c"));
// System.out.println(queue.offer("d"));
// System.out.println(queue.peek());
// System.out.println(queue.poll());
// System.out.println(queue.poll());
// System.out.println(queue.poll());
// System.out.println(queue.poll());
// System.out.println(queue.peek());
// 第三组：put take
// queue.put("a");
// queue.put("b");
// queue.put("c");
// System.out.println(queue.take());
// queue.put("d");
// System.out.println(queue.take());
// System.out.println(queue.take());
// System.out.println(queue.take());
// 第四组：offer poll
System.out.println(queue.offer("a"));
System.out.println(queue.offer("b"));
System.out.println(queue.offer("c"));
System.out.println(queue.offer("d", 5, TimeUnit.SECONDS));
}
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