多线程（二）阻塞队列

先分享个有趣的故事给大家，是女大学生被男老师追求的事情，故事的结局不是你们想的那种老牛吃嫩草，吃不到就用强的那种，男的40，女的19，我个人感觉男的比较虚伪的认真了，这是我的个人看法，也可以说他爱的太深了，这个反正我是不太信，女的有点优柔寡断，明明不喜欢说出来就好，以怕挂科为理由，一直和老师瞎扯正义和大道理，现在的老师还不至于无缘无故就挂你科。故事到这了，不说了，反正恋爱的请珍惜，分手的祝你分手快乐祝你找个更好的，单身的对自己好点（爱护自己的双手）。

队列中的生产者和消费者
生产者：是往队列里添加元素的线程
消费者：是从队列里拿元素的线程
阻塞队列就是容器，存放元素（别蒙蔽好吧，元素就是object）
阻塞场景
1）当队列中没有数据的情况下，消费者端的所有线程被挂起（也就是阻塞了），直到有数据存放入队列
2）当队列中填满数据的情况下，生产者端的所有线程被挂起，直到队列中有空的位置，线程被自动唤醒

2.定义

符合1.2中两种场景的队列，称为阻塞队列

3.核心方法

放入数据的方法：

offer(anObject)：表示将anObject放入到队列BlockingQueue中，BlockingQueue中可以容纳就返回true，否则返回false。（本方法是不会阻塞当前执行方法的线程，反回false，有了解吗？）
offer(E o,long timeout,TimeUnit unit)：可以设定等待时间。如果在指定时间内还不能往队列中加入BlockingQuere，则返回false。
put(anObjiect)：和offer是一样的，但是失败它不会返回false，会直接阻塞当前方法的线程。

获取数据的方法：

poll(long timeout,TimeUnit unit)：从BlockingQueue中取出队首的对象。在指定时间内，队列一旦有数据可取，则立即返回队列中的数据，否则超过时间就返回失败。
take()：取走BlockingQueue里排在首位的对象。若BlockingQueue为空，则阻断进入等待状态，直到BlockingQueue有新的数据被加入。
drainTo()：一次性从BlockingQueue获取所有可用的数据对象（还可以指定获取数据的个数）。通过该方法，可以提升获取数据的效率；无需多次分批加锁或者释放锁。

当然不单单就这6个方法，你可以点看一下，我就不一一介绍了。
在这里插入图片描述

4.java中阻塞队列种类

ArrayBlockingQueue：由数组结构组成的有界阻塞队列
LinkedBlockingQueue：由链表结构组成的有界组赛队列
PriorityBlockingQueue：支持优先级排序的无界组赛队列
DelayQueue：使用优先级排序的无界阻塞队列
SynchronousQueue：不存储元素的组赛队列
LinkedTransferQueue：由链表结构组成的无界组赛队列
LinkedBlockingDeque：由链表结构组成的双向阻塞队列

特点：
1.通常情况下，用前两种就足够了。

2.PriorityBllockingQueue不能保证同优先级元素的顺序。

3.DelayQueue指定元素到期的时间，只有在元素到期时才能从队列中取走。

4.SynchronousQueue严格来说它并不是容器。由于队列没有容量，因此不能调用peek操作（返回队列头元素）

5.LinkedTransferQueue实现了一个重要接口TransferQueue该接口有5个方法，其中有3个比较重要的方法，一个是transfer(E e)如果没有消费者等待接受数据，会把元素插入到队列尾部，队列进入阻塞状态，直到有消费者取走该元素，tryTransfer(E e)看名字就知道不会阻塞线程，当然也可以给它传入时间，在指定的时间内元素未被消费者获取则返回false。

6.LinkedBlockingDeque是双向的队列，多线程同时入队时减少了一半的竞争。其中的First单词结尾的方法表示插入、获取或者移除双端队列的第一个元素；以Last单纯结尾的方法，表示插入、获取或者移除双端队列的最后一个元素。

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5.实现原理（源码查看）

老规矩，打开我们的Source Insight 4.0，我以ArrayBlockingQueue为例，搜索看一下这个类定义了那些变量
在这里插入图片描述
我们维护的是一个Object的数组，takeIndex和putIndex分别表示队首元素和队尾元素的下标，count表示队列元素的个数，lock则是一个可重入锁，notEmpty和notFull是等待条件。在看看关键方法put

可以看出，先获取锁，在判断当前元素个数是否等于数组长度，如果相等，则调用notFull.await()进行等待。当此线程被其他线程唤醒时，通过enqueue(e)方法插入元素，最后解锁。在看看enqueue(e)方法
在这里插入图片描述
插入成功后，就通过notEmpty.signal()唤醒正在等待取元素的线程。再来看看take方法。

这个应该差不多懂了吧，和put方法类似，如果可以取，就通过dequeue方法取得元素，我们在看看dequeue方法得源码。

和enqueue方法类似，在获取元素后，通过等待条件notFull的signal方法唤醒正在等待插入元素的线程。

6.使用场景

第一种使用Object.wait()、Object.notify()和非阻塞队列实现生产者-消费者模式

package com.example.syt.myapplication;

import java.util.PriorityQueue;

/**
 * Created by syt on 2019/4/15.
 */

public class Test {
    private int queueSize=10;
    private PriorityQueue<Integer> queue=new PriorityQueue<Integer>(queueSize);

    public static void main(String[] args) {
        Test test=new Test();
        Producer producer=test.new Producer();
        Consumer consumer=test.new Consumer();
        producer.start();
        consumer.start();
    }
    class Consumer extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            while (true){
                synchronized (queue){
                    while (queue.size()==0){
                        try{
                            System.out.println("队列空，等待数据");
                            queue.wait();
                        }catch (InterruptedException e){
                            e.printStackTrace();
                            queue.notify();
                        }
                    }
                    //每次移走队首元素
                    queue.poll();
                    queue.notify();
                }
            }
        }
    }
    class Producer extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            while (true){
                synchronized (queue){
                    while (queue.size()==queueSize){
                        System.out.println("队列满，等待有余空间");
                        try {
                            queue.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                            queue.notify();
                        }
                    }
                    //每次插入一个元素
                    queue.offer(1);
                    queue.notify();
                }
            }
        }
    }
}

在看看我们使用阻塞队列去实现生产者-消费者模式

package com.example.syt.myapplication;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

/**
 * Created by syt on 2019/4/15.
 */

public class Test {
    private int queueSize=10;
    private LinkedBlockingDeque<Integer> queue=new LinkedBlockingDeque<Integer>(queueSize);

    public static void main(String[] args) {
        Test test=new Test();
        Producer producer=test.new Producer();
        Consumer consumer=test.new Consumer();
        producer.start();
        consumer.start();

    }
    class Consumer extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            while (true){
                try {
                    queue.take();
                    System.out.println("取队首");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    class Producer extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            try {
                queue.put(1);
                System.out.println("往队列加一个");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

总结

阻塞队列的特点：队空时消费阻塞，队满时生产阻塞。多线程消费数据起到了加速消费的作用，使得生产的数据不会在队里积压过多，而生产的数据也不会丢失处理了。