java 阻塞队列

### Java BlockingQueue 的使用方法及示例 #### 什么是BlockingQueue？ `BlockingQueue` 是 Java 并发包 `java.util.concurrent` 中的一个接口，它代表了一个线程安全的队列。通过该接口，多个线程可以在不影响数据一致性的前提下向队列中插入或移除元素[^2]。 当一个线程尝试从空的 `BlockingQueue` 获取元素时，或者另一个线程尝试向已满的 `BlockingQueue` 插入元素时，这些操作可能会阻塞当前线程，直到条件满足为止[^1]。 --- #### 常见的BlockingQueue实现类 以下是几种常见的 `BlockingQueue` 实现类及其特点： - **ArrayBlockingQueue**: 由数组支持的有界阻塞队列，按 FIFO（先进先出）顺序存储数据。 - **LinkedBlockingQueue**: 可选容量上限的基于链表结构的无界阻塞队列，默认情况下大小无限大。 - **PriorityBlockingQueue**: 支持优先级排序的无界阻塞队列。 - **SynchronousQueue**: 不存储任何元素的特殊阻塞队列，每一个插入操作都必须等待另一个线程的对应移除操作[^3]。 --- #### 方法分类 `BlockingQueue` 提供了几种不同行为的方法来处理可能发生的异常情况： | 方法名 | 抛出异常 | 返回特定值 | 超时返回布尔值 | 阻塞直至成功 | |--------------|------------------|----------------|--------------------|-------------------| | add(e) | yes | no | no | no | | offer(e) | no | yes | no | no | | put(e) | no | no | no | yes | | poll(time) | no | yes | yes | no | | take() | no | no | no | yes | 上述表格展示了每种方法的行为差异，开发者可以根据具体需求选择合适的方式[^4]。 --- #### 示例代码 下面是一个简单的生产者-消费者模式的例子，展示如何利用 `BlockingQueue` 来同步两个线程之间的通信。 ```java import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; public class ProducerConsumerExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 创建一个容量为10的阻塞队列 BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(10); Thread producerThread = new Thread(() -> { try { int value = 0; while (true) { System.out.println("Producing: " + value); queue.put(value++); // 如果队列满了，则此操作会阻塞 Thread.sleep(1000); // 模拟生产时间 } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } }); Thread consumerThread = new Thread(() -> { try { while (true) { Integer consumedValue = queue.take(); // 如果队列为空，则此操作会阻塞 System.out.println("Consumed: " + consumedValue); Thread.sleep(2000); // 模拟消费时间 } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } }); producerThread.start(); consumerThread.start(); // 让主线程运行一段时间后再中断子线程 Thread.sleep(10000); producerThread.interrupt(); consumerThread.interrupt(); } } ``` 在这个例子中： - 生产者线程不断生成整数并将其加入到队列中； - 消费者线程则不断地从队列中取出整数进行处理； - 当队列达到其最大容量时，`put()` 方法会使生产者线程暂停执行；同样地，当队列为空时，`take()` 方法会让消费者线程进入等待状态[^5]。 --- #### 总结 `BlockingQueue` 是一种非常强大的工具，在多线程环境下尤其有用。它可以有效简化诸如生产者-消费者模型之类的复杂场景中的编程工作量，并提供多种灵活的操作方式以适应不同的业务逻辑需求。 ---