一文带你彻底掌握阻塞队列！ _阻塞队列

一、摘要在之前的文章中，我们介绍了生产者和消费者模型的最基本实现思路，相信大家对它已经有一个初步的认识。
在 JAVA 的并发包里面还有一个非常重要的接口：BlockingQueue 。
BlockingQueue是一个阻塞队列，更为准确的解释是：BlockingQueue是一个基于阻塞机制实现的线程安全的队列。通过它也可以实现生产者和消费者模型，并且效率更高、安全可靠，相比之前介绍的生产者和消费者模型，它可以同时实现生产者和消费者并行运行。

文章插图

那什么是阻塞队列呢？
简单的说，就是当参数在入队和出队时，通过加锁的方式来避免线程并发操作时导致的数据异常问题。
在 Java 中，能对线程并发执行进行加锁的方式主要有synchronized和ReentrantLock，其中BlockingQueue采用的是ReentrantLock方式实现。
与此对应的还有非阻塞机制的队列，主要是采用 CAS 方式来控制并发操作，例如：ConcurrentLinkedQueue，这个我们在后面的文章再进行分享介绍。
今天我们主要介绍BlockingQueue相关的知识和用法，废话不多说了，进入正题！
二、BlockingQueue 方法介绍打开BlockingQueue的源码，你会发现它继承自Queue，正如上文提到的，它本质是一个队列接口。
public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> { //...省略}关于队列，我们在之前的集合系列文章中对此有过深入的介绍，本篇就再次简单的介绍一下。
队列其实是一个数据结构，元素遵循先进先出的原则，所有新元素的插入，也被称为入队操作，会插入到队列的尾部；元素的移除，也被称为出队操作，会从队列的头部开始移除，从而保证先进先出的原则。
在Queue接口中，总共有 6 个方法，可以分为 3 类，分别是：插入、移除、查询，内容如下：
方法描述add(e)插入元素，如果插入失败，就抛异常offer(e)插入元素，如果插入成功，就返回 true；反之 falseremove()移除元素，如果移除失败，就抛异常poll()移除元素，如果移除成功，返回 true；反之 falseelement()获取队首元素，如果获取结果为空，就抛异常peek()获取队首元素，如果获取结果为空，返回空对象
因为BlockingQueue是Queue的子接口，了解Queue接口里面的方法，有助于我们对BlockingQueue的理解。
除此之外，BlockingQueue还单独扩展了一些特有的方法，内容如下：
方法描述put(e)插入元素，如果没有插入成功，线程会一直阻塞，直到队列中有空间再继续offer(e, time, unit)插入元素，如果在指定的时间内没有插入成功，就返回 false；反之 truetake()移除元素，如果没有移除成功，线程会一直阻塞，直到队列中新的数据被加入poll(time, unit)移除元素，如果在指定的时间内没有移除成功，就返回 false；反之 truedrAInTo(Collection c, int maxElements)一次性取走队列中的数据到 c 中，可以指定取的个数。该方法可以提升获取数据效率，不需要多次分批加锁或释放锁
分析源码，你会发现相比普通的Queue子类， BlockingQueue子类主要有以下几个明显的不同点：

1.元素插入和移除时线程安全：主要是通过在入队和出队时进行加锁，保证了队列线程安全，加锁逻辑采用ReentrantLock实现
2.支持阻塞的入队和出队方法：当队列满时，会阻塞入队的线程，直到队列不满；当队列为空时，会阻塞出队的线程，直到队列中有元素；同时支持超时机制，防止线程一直阻塞

三、BlockingQueue 用法详解打开源码，BlockingQueue接口的实现类非常多，我们重点讲解一下其中的 5 个非常重要的实现类，分别如下表所示。
实现类功能ArrayBlockingQueue基于数组的阻塞队列，使用数组存储数据，需要指定长度，所以是一个有界队列LinkedBlockingQueue基于链表的阻塞队列，使用链表存储数据，默认是一个无界队列；也可以通过构造方法中的capacity设置最大元素数量，所以也可以作为有界队列SynchronousQueue一种没有缓冲的队列
生产者产生的数据直接会被消费者获取并且立刻消费PriorityBlockingQueue基于优先级别的阻塞队列，底层基于数组实现，是一个无界队列DelayQueue延迟队列，其中的元素只有到了其指定的延迟时间，才能够从队列中出队
下面我们对以上实现类的用法，进行一一介绍。
3.1、ArrayBlockingQueueArrayBlockingQueue是一个基于数组的阻塞队列，初始化的时候必须指定队列大小，源码实现比较简单，采用的是ReentrantLock和Condition实现生产者和消费者模型，部分核心源码如下：