队列Queue-04

1.BlockingQueue 接口定义

阻塞队列:

• BlockQueue 满了，PUT 操作被阻塞
• BlockQueue 为空，Take 操作被阻塞

阻塞队列为空的情况:

1. BlockingQueue（阻塞队列）也是一种队列，支持阻塞的插入和移除方法。
2. 阻塞的插入：当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
3. 阻塞的移除：当队列为空，获取元素的线程会等待队列变为非空。
4. 应用场景：生产者和消费者，生产者线程向队列里添加元素，消费者线程从队列里移除元素，阻塞队列时获取和存放元素的容器。
5. 为什么要用阻塞队列：生产者生产和消费者消费的速率不一样，需要用队列来解决速率差问题，当队列满了或空的时候，则需要阻塞生产或消费动作来解决队列满或空的问题。

2.BlockingQueue 核心方法

BlockingQueue 接口的 10 个核心方法：

3.十个核心方法总结如下

BlockingQueue接口的10个核心方法:

有三大类操作：插入、移除、检查。

• 插入有四种方法： add、offer、put、offer 超时版。
• • IllegalStateException - 队列满了
  • ClassCastException - 添加的元素类型不匹配
  • NullPointerException - 添加的元素为 null
  • IllegalArgumentException - 添加的元素某些属性不匹配
  • add 方法特别之处用于添加失败时抛出异常，共有四种异常：
  • offer 方法特别之处用于添加失败时只返回 false
  • put 方法特别之处用于当阻塞队列满时，生产者如果往队列里 put 元素，则队列会一直阻塞生产者线程，直到队列可用或者响应中断退出
  • offer 超时方法特别之处用于当阻塞队列满时，生产者如果往队列里面插入元素，队列会阻塞生产者线程一段时间，如果超过了指定时间，生产者线程会退出，并返回 false。
• 移除有四种方法： remove、poll、take、poll 超时版
• • NoSuchElementException - 如果这个队列是空的
  • remove 方法特别之处用于移除失败时抛出异常
  • poll 方法特别之处用于移除失败时返回 null
  • take 方法特别之处用于当阻塞队列为空时，消费者线程如果从队列里面移除元素，则队列会一直阻塞消费者线程，直到队列不为空
  • poll 超时方法特别之处用于当阻塞队列空时，消费者如果从队列里面删除元素，则队列会一直阻塞消费者线程，如果超过了指定时间，消费者线程会退出，并返回 null
• 检查有两种方法： element、peek
• • element 方法用于检测头部元素的存在性，如果队列为空，则抛出异常，否则返回头部元素。
  • peek 方法用于检测头部元素的存在性，如果队列为空，返回特殊值 null，否则返回头部的元素。

4.BlockingQueue 原理

BlockingQueue 通过什么来阻塞插入和移除的？

• 当往队列里插入一个元素时，如果队列不可用，那么阻塞生产者主要通过 LockSupport. park（this）来实现。

• park 这个方法会阻塞当前线程，只有以下 4 种情况中的一种发生时，该方法才会返回。

  • 与 park 对应的 unpark 执行或已经执行时。“已经执行”是指 unpark 先执行，然后再执行 park 的情况。

  • 线程被中断时。

  • 等待完 time 参数指定的毫秒数时。

  • 异常现象发生时，这个异常现象没有任何原因。

5.BlockingQueue 继承与实现

哪些类继承了BlockingQueue接口:

• BlockingDeque 接口 - 双端阻塞队列
• TransferQueue 接口 - 传输队列

哪些类实现了BlockingQueue接口:

• ArrayBlockingQueue 类 - 由数组构成的有界阻塞队列
• LinkedBlockingQueue 类 - 由链表构成的有界阻塞队列，界限默认大小为 Integer.MAX_Value（2^31-1），值非常大，相当于无界。
• LinkedBlockingDeque 类 - 由链表构成的双向阻塞队列
• LinkedTransferQueue 类 - 由链表构成的无界阻塞队列
• SynchronousQueue 类 - 不存储元素的阻塞队列，只有一个元素进行数据传递。
• LinkedTransferQueue 类 - 由链表构成的无界阻塞 TransferQueue 队列
• DelayQueue 类 - 使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列

6.BlockingDeque 接口方法

是阻塞队列BlockingQueue和双向队列Deque接口的结合。有如下方法：

BlockingQueue和BlockingDeque的对等方法: