JUC核心篇(六)：阻塞队列

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JUC扩展类之阻塞队列

阻塞队列在JDK中也是蛮重要的，至少在很多地方都能看到他的身影。线程池七大参数就存在阻塞有界队列、生产者消费者模型就常用阻塞队列来进行业务演示、学习Servlet的时候曾试过用阻塞队列来充当限流工…

JDK中阻塞队列规范：JDK8到17未发生明显变化

JDK8中，当前常用的阻塞队列的结构组成

一、顶层接口Queue

二、阻塞队列

常见阻塞队列一般包括有界阻塞队列ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、DelayQueue、PriorityBlockingQueue。其实除了Queue之后，还有Deque，所谓Deque就是Double-end Queue，也就是双端队列，具体解释可以看维基百科。目前我只回顾一下常见的阻塞队列其他的等遇到的时候会继续补充。

2.1 有界阻塞队列`ArrayBlockingQueue`

这是一个线程安全的阻塞队列，底层是通过ReentrantLock结合Condition来实现的，其中ReentrantLock保证了操作的原子性。

关于构造方法：三个构造方法都是不支持无参数构造的，构造此类必须指定界限，也就是底层依赖数组的容量大小，因此，此阻塞队列也被称之为阻塞队列。并且在默认的构造方法中，如果只传入容量大小，对应的锁是初始化的非公平的锁。

在看内部函数，对于添加，他是不允许Null值的。其次，他在使用Lock的时候是直接引用的初始化好了的锁。如果队列满了，会返回false，否则就会执行enqueue函数。将目标元素根据当前指针位置，装载进入底层的items数组，如果putIndex的在下一次自增为当前数组长度，将会将指针位置复位，成功添加元素之后，会通过Condition的signal() 函数来通知消费者消费。出队列反之亦然。

小结：ArrayBlockingQueue使用独占锁ReentrantLock实现线程安全，入队和出队操作使用同一个锁对象，也就是只能有一个线程可以进行入队或者出队操作；这也就意味着生产者和消费者无法并行操作，在高并发场景下会成为性能瓶颈。

2.2 LinkedBlockingQueue 无界阻塞队列解读

LinkedBlockingQueue之所以被称之为无界队列，是因为默认构造函数底层设置容量的时候使用了Integer的最大值，这种数量级一般是达不到的，内存也放不下…所以相当于是无界队列。但是可以构造成有界队列，可以通过提供的另一个构造方式来实现。值得注意的是，与ArrayBlockingQueue不同的是，ArrayBlockingQueue底层实现是依赖于数组这种基本数据结构，而LinkedBlockingQueue是依赖于链表结构。这也是核心区别。

与ArrayBlockingQueue不同的是，LinkedBlockingQueue在锁上是有区别的，生产消费使用不同的锁，生产与消费并发的时候不会发生阻塞，性能提升，这也是为什么线程池默认将此队列作为阻塞队列，锁分离能支撑他的高性能表现。

2.3 DelayQueue

DelayQueue 是一个支持延时获取元素的阻塞队列，内部采用优先队列 PriorityQueue 存储元素，同时元素必须实现 Delayed 接口；在创建元素时可以指定多久才可以从队列中获取当前元素，只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。延迟队列的特点是：不是先进先出，而是会按照延迟时间的长短来排序，下一个即将执行的任务会排到队列的最前面。