多线程学习（八）——线程通信之阻塞队列（BlockingQueue）控制线程通信（生产者、消费者问题）

java5提供了一个BlockingQueue接口，虽然它也是Queue的子接口，但是它的主要用途不是作为容器，而是作为线程同步工具。BlockingQueue有一个特征：当生产者线程试图向BlockingQueue种放入元素的时候，如果该队列已满，则该线程被阻塞；当消费者线程试图从BlockingQueue种取元素的时候，如果该队列已空，则该线程被阻塞。

程序的两个线程通过交替向BlockingQueue种放入元素、取出元素，即可以很好地控制线程的通信。BlockingQueue提供了两个方法来支持阻塞线程：

1、put(E e)：尝试把E元素放入BlockingQueue中，如果该队列的元素已满，则阻塞该线程。

2、take()：尝试从BlockingQueue的头部取出元素，如果该队列已空，则阻塞该线程。

BlockingQueue继承了Queue接口，也可以使用Queue接口中的方法，这些方法归纳起来如下：

BlockingQueue包含的方法之间的对应关系
	抛出异常	不同返回值	阻塞线程	指定超时时长
队尾插入元素	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e,time,unit)
队头删除元素	remove()	poll()	take()	poll(time,unit)
获取、不删除元素	element()	peek()	无	无

BlockingQueue包含下面五个实现类：

1、ArrayBlockingQueue：基于数组实现的BlockingQueue

2、LinkedBlockingQueue：基于链表实现的BlockingQueue

3、PriorityBlockingQueue：并不是标准的阻塞队列，该队列调用remove()、poll()、take()等方法取出的元素，不是取出队列中存在时间最长的元素，而是队列中最小的元素

4、SynchronousBlockingQueue：同步队列。对该队列的存、取操作必须交替进行

5、DelayQueue：是一个特殊的BlockingQueue，底层基于 PriorityBlockingQueue 实现。不过DelayQueue要求集合元素都实现Delay接口（该接口中只有一个long getDelay()方法），DelayQueue根据集合元素的getDelay()方法的返回值进行排序。

利用BlockingQueue的特性，我们实现一段生产者，消费者的功能，代码如下面：

生产者类：

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class Producer extends Thread{
	private BlockingQueue<String> bq;
	public Producer(BlockingQueue<String> bq) {
		this.bq = bq;
	}
	public void run() {
		String[] strArr = new String[]{"java","hbase","spring"};
		for(int i=0;i<strArr.length;i++) {
			System.out.println(getName()+"生产者准备生产集合元素！");
			try {
				Thread.sleep(200);
				//尝试放入元素，如果队列已满，则线程被阻塞
				bq.put(strArr[i%3]);
			}catch(InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(getName()+"生产完成："+bq);
		}
	}

}

消费者类：

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class Consumer extends Thread{
	private BlockingQueue<String> bq;
	public Consumer(BlockingQueue<String> bq) {
		this.bq = bq;
	}
	public void run() {
		while(true) {
			System.out.println(getName()+"消费者准备消费集合元素！");
			try {
				Thread.sleep(200);
				//尝试取出元素，如果队列已空，则线程被阻
				bq.take();
			}catch(InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(getName()+"消费完成："+bq);
		}
	}

}

测试生产者消费者的测试类：

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

public class BlockingQueueTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		//创建一个容量为1的BlockingQueue
		BlockingQueue<String> bq = new ArrayBlockingQueue<String>(1);
		//启动三个生产者线程
		new Producer(bq).start();
		new Producer(bq).start();
		new Producer(bq).start();
		//启动一个消费者线程
		new Consumer(bq).start();
	}

}

从上面程序可以看到，启动了3个生产者线程向BlockingQueue集合放入元素，启动了一个消费者线程从BlockingQueue集合取出元素。这段代码中BlockingQueue的容量为1，所以三个生产者线程不能连续放入元素，需要等消费者线程取出一个元素后，3个生产者线程的其中之一才能放入一个元素。运行结果如下：

(参考《疯狂Java讲义第3版》)

多线程学习（八）——线程通信之阻塞队列（BlockingQueue）控制线程通信（生产者、消费者问题）

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