前言

本文主要說明BlockingQueue類、阻塞隊(duì)列使用的共同父類AbstractQueue的基礎(chǔ)知識。后續(xù)將會逐漸探索BlockingQueue的所有實(shí)現(xiàn)類。

BlockingQueue

概覽

1. 不接受null元素。

通過新增方法添加null元素時，會拋出空指針異常。因?yàn)閚ull值將用作標(biāo)記??值，來指明poll操作失敗。同時null值作為阻塞隊(duì)列的元素也是無任何意義的。

2. 可以有容量限制，也可以沒有。

當(dāng)作為有界隊(duì)列時，如果當(dāng)隊(duì)列空間不足時，add操作將會拋出IllegalStateException異常，offer將會返回false，put操作將會阻塞直到隊(duì)列空間可用。

如果不設(shè)置容量大小，那么默認(rèn)值是Integer.MAX_VALUE。此時可以看作無界隊(duì)列；

雖然隊(duì)列在邏輯上可以是無界的，但由于資源耗盡（導(dǎo)致OutOfMemoryError ），添加操作可能會失敗。 

3. 用于生產(chǎn)者-消費(fèi)者隊(duì)列，但是同時也支持Collection的操作。

例如刪除隊(duì)列元素操作remove(e)，但是這些操作的效率很低，一般僅用于刪除某個臨時取消的任務(wù)。

4. 所有實(shí)現(xiàn)都是線程安全的。

但是對于集合中的批量操作方法，如果其實(shí)現(xiàn)類沒有特殊處理的話，那么addAll、containsAll、retainAll、removeAll等可能不會原子地執(zhí)行。

5. 隊(duì)列，整體上都基本準(zhǔn)尋先進(jìn)先出的訪問順序。

在整體上看，各個實(shí)現(xiàn)類是符合FIFO的順序的。

主要實(shí)現(xiàn)類

• LinkedBlockingQueue：鏈表式阻塞隊(duì)列
• ArrayBlockingQueue：數(shù)組式阻塞隊(duì)列
• PriorityBlockingQueue：優(yōu)先級阻塞隊(duì)列
• LinkedBlockingDeque：阻塞型雙端隊(duì)列
• DelayQueue：延時阻塞隊(duì)列
• SynchronousQueue：實(shí)時同步隊(duì)列（沒有任何存儲元素的空間）
• …………

BlockingQueue方法的四類形式

BlockingQueue的所有實(shí)現(xiàn)類的方法都分為如下四類。相對于其他的集合操作方法，put和take是實(shí)現(xiàn)阻塞操作的核心方法，需要重點(diǎn)關(guān)注。

• Throws exception：操作未實(shí)現(xiàn)時（正常流程下的執(zhí)行）拋出異常
• Special value：根據(jù)操作的實(shí)際情況，返回特定值，例如null、false
• Blocks：阻塞當(dāng)前線程，直到當(dāng)前線程可以成功執(zhí)行
• Times out：嘗試指定時間后，放棄執(zhí)行

BlockingQueue類確定了阻塞隊(duì)列的整體框架，確定了各個方法的定義，因此也是了解阻塞隊(duì)列一定要學(xué)習(xí)的類。

本文中大部分都是從源碼注釋中解讀而來，同時也包含了一些自己的理解，如果表述有誤，還望指出。

AbstractQueue

概覽

AbstractQueue類，提供了一些Queue操作的骨架實(shí)現(xiàn)。

這里提及AbstractQueue的原因是，阻塞隊(duì)列的大多實(shí)現(xiàn)類都繼承該類，可以說，這個抽象類，實(shí)現(xiàn)了BlockingQueue的大部分通用功能。比如add、remove失敗時拋出異常等等，下面會一一提及。

源碼解析

這個類基本上搭建起了一個阻塞隊(duì)列Throws exception形式的框架，它實(shí)現(xiàn)了各個拋出異常的方法。

各個方法都比較簡單，關(guān)鍵在于了解其具體的實(shí)現(xiàn)思路。這對了解各個阻塞隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)類很有幫助。

• add

? ? public boolean add(E e) {
? ? ? ? if (offer(e))
? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? throw new IllegalStateException("Queue full");
? ? }

當(dāng)隊(duì)列空間足夠時，將直接插入成功。offer方法由具體的子類實(shí)現(xiàn)。

如果offer插入元素成功，則add返回true ，否則將拋出IllegalStateException異常。

• remove

? ? public E remove() {
? ? ? ? E x = poll();
? ? ? ? if (x != null)
? ? ? ? ? ? return x;
? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? throw new NoSuchElementException();
? ? }

檢索并刪除隊(duì)列的隊(duì)首元素。

它與poll不同之處僅在于，如果此隊(duì)列為空，它會拋出NoSuchElementException異常。

刪除成功后，返回刪除的元素。

• element

? ? public E element() {
? ? ? ? E x = peek();
? ? ? ? if (x != null)
? ? ? ? ? ? return x;
? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? throw new NoSuchElementException();
? ? }

僅獲取隊(duì)列的隊(duì)首元素并返回結(jié)果，并不進(jìn)行操作。

與peek不同之處在于，如果此隊(duì)列為空，它會引發(fā)NoSuchElementException異常。

• clear與addAll

? ? public void clear() {
? ? ? ? while (poll() != null)
? ? ? ? ? ? ;
? ? }?
?
? ? public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
? ? ? ? if (c == null)
? ? ? ? ? ? throw new NullPointerException();
? ? ? ? if (c == this)
? ? ? ? ? ? throw new IllegalArgumentException();
? ? ? ? boolean modified = false;
? ? ? ? for (E e : c)
? ? ? ? ? ? if (add(e))
? ? ? ? ? ? ? ? modified = true;
? ? ? ? return modified;
? ? }

遍歷添加或刪除所有元素，實(shí)現(xiàn)挺簡單的，不過這里并沒有進(jìn)行單個操作出現(xiàn)異常時的處理。

總結(jié)

阻塞隊(duì)列了解得也差不多了，之前只是簡單的學(xué)習(xí)了如何使用阻塞隊(duì)列的方法，這次也是打算來一個全面深入的學(xué)習(xí)吧。知其然知其所以然，對于程序員還是蠻重要的。 

以上為個人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。