阻塞队列BlockingQueue

BlockingQueue是什么
 1.BlockingQueue 继承了 Queue 接口，是队列的一种。
 2. 阻塞队列（BlockingQueue）是一个在队列基础上又支持了两个附加操作的队列，常用解耦。
 3.支持阻塞的插入方法put: 队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
 4.支持阻塞的移除方法take: 队列空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。

阻塞队列继承了队列Queue接口

add(E e)：添加一个元素，添加成功返回true, 如果队列满了，就会抛出异常。
offer(E e)：添加一个元素，添加成功返回true, 如果队列满了，返回false。
remove()：返回并删除队首元素，队列为空则抛出异常。
poll()：返回并删除队首元素，队列为空则返回null。
element()：返回队首元素，但不移除，队列为空则抛出异常
peek()：获取队首元素，但不移除，队列为空则返回null

BlockingQueue常用方法

阻塞队列的特性

• 阻塞队列区别于其他类型的队列的最主要的特点就是“阻塞”这两个字！
• 阻塞功能使得生产者和消费者两端的能力得以平衡，当有任何一端速度过快时，阻塞队列便会把过快的速度给降下来。
• 实现阻塞最重要的两个方法是 take 方法和 put 方法。

阻塞队列的take方法

• take方法的功能是获取并移除队列的头结点，通常在队列里有数据的时候是可以正常移除的。
• 一旦执行 take 方法的时候，队列里无数据，则阻塞，直到队列里有数据。
• 一旦队列里有数据了，就会立刻解除阻塞状态，并且取到数据。

阻塞队列的put方法

• put方法插入元素时，如果队列没有满，那就和普通的插入一样是正常的插入。
• 如果队列已满，那么就无法继续插入，则阻塞，直到队列里有了空闲空间。
• 如果后续队列有了空闲空间，比如消费者消费了一个元素，那么此时队列就会解除阻塞状态，并把需要添加的数据添加到队列中。

阻塞队列的边界

1.容量的大小，分为有界和无界两种。
2.无界队列意味着里面可以容纳非常多的元素，例如 LinkedBlockingQueue 的上限是 Integer.MAX_VALUE，是非常大的一个数，可以近似认为是无限容量，因为我们几乎无法把这个容量装满。
3.但是有的阻塞队列是有界的，例如 ArrayBlockingQueue 如果容量满了，也不会扩容，所以一旦满了就无法再往里放数据了。

阻塞队列的应用场景

1.BlockingQueue 是线程安全的，可以解决线程的安全问题。
2.因为阻塞队列是线程安全的，所以生产者和消费者都可以是多线程的，不会发生线程安全问题。
3.生产者/消费者直接使用线程安全的队列就可以，而不需要自己去考虑更多的线程安全问题。这也就意味着，考虑锁等线程安全问题的重任从“你”转移到了“队列”上，降低了我们开发的难度和工作量。
4.队列它还能起到一个隔离的作用。生产者不需要关注消费者的逻辑。实现了具体任务与执行任务类之间的解耦，提高了安全性。

常见阻塞队列

ArrayBlockingQueue：基于数组结构实现的一个有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue：基于链表结构实现的一个无界阻塞队列。
PriorityBlockingQueue：支持按优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue：基于优先级队列（PriorityBlockingQueue）实现的无界阻塞队列。
SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列。
LinkedTransferQueue：基于链表结构实现的一个无界阻塞队列。
LinkedBlockingDeque：基于链表结构实现的一个双端阻塞队列。

阻塞队列的验证方法

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class BlockingQueueTest {
	public static void main(String[] args) {
		addTest();
		// removeTest();
		// elementTest()
		// offerTest()
		// pollTest()
		// peekTest()
		// putTest()
		// putTest()
	}

	/**
	 * add 方法是往队列里添加一个元素，如果队列满了，就会抛出异常来提示队列已满。
	 */
	private static void addTest() {
		BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(2);
		System.out.println(blockingQueue.add(1));
		System.out.println(blockingQueue.add(2));
		System.out.println(blockingQueue.add(3));
	}

	/**
	 * remove 方法的作用是删除元素并返回队列的头节点，如果删除的队列是空的， remove 方法就会抛出异常。
	 */
	private static void removeTest() {
		ArrayBlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(2);
		blockingQueue.add(1);
		blockingQueue.add(2);
		System.out.println(blockingQueue.remove());
		System.out.println(blockingQueue.remove());
		System.out.println(blockingQueue.remove());
	}

	/**
	 * element 方法是返回队列的头部节点，但是并不删除。如果队列为空，抛出异常
	 */
	private static void elementTest() {
		ArrayBlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(2);
		blockingQueue.element();
	}

	/**
	 * offer 方法用来插入一个元素。如果添加成功会返回 true，而如果队列已经满了，返回false
	 */
	private static void offerTest() {
		ArrayBlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(2);
		System.out.println(blockingQueue.offer(1));
		System.out.println(blockingQueue.offer(2));
		System.out.println(blockingQueue.offer(3));
	}

	/**
	 * poll 方法作用也是移除并返回队列的头节点。 如果队列为空，返回null
	 */
	private static void pollTest() {
		ArrayBlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(3);
		blockingQueue.offer(1);
		blockingQueue.offer(2);
		blockingQueue.offer(3);
		System.out.println(blockingQueue.poll());
		System.out.println(blockingQueue.poll());
		System.out.println(blockingQueue.poll());
		System.out.println(blockingQueue.poll());
	}

	/**
	 * peek 方法返回队列的头元素但并不删除。 如果队列为空，返回null
	 */
	private static void peekTest() {
		ArrayBlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(2);
		System.out.println(blockingQueue.peek());
	}

	/**
	 * put 方法的作用是插入元素。如果队列已满就无法继续插入,阻塞插入线程，直至队列空出位置
	 */
	private static void putTest() {
		BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(2);
		try {
			blockingQueue.put(1);
			blockingQueue.put(2);
			blockingQueue.put(3);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	/**
	 * take 方法的作用是获取并移除队列的头结点。如果执队列里无数据，则阻塞，直到队列里有数据
	 */
	private static void takeTest() {
		BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(2);
		try {
			blockingQueue.take();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}