阻塞隊列BlockingQueue用法(轉)

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多線程環境中，通過隊列可以很容易實現資料共用，比如經典的“生產者”和“消費者”模型中，通過隊列可以很便利地實現兩者之間的資料共用。

假設我們有若干生產者線程，另外又有若干個消費者線程。如果生產者線程需要把準備好的資料共用給消費者線程，利用隊列的方式來傳遞資料，就可以很方便地解決他們之間的資料共用問題。但如果生產者和消費者在某個時間段內，萬一發生資料處理速度不匹配的情況呢？理想情況下，如果生產者產出資料的速度大於消費者消費的速度，並且當生產出來的資料累積到一定程度的時候，那麼生產者必須暫停等待一下（阻塞生產者線程），以便等待消費者線程把累積的資料處理完畢，反之亦然。

然而，在concurrent包發布以前，在多線程環境下，我們每個程式員都必須去自己控制這些細節，尤其還要兼顧效率和安全執行緒，而這會給我們的程式帶來不小的複雜度。好在此時，強大的concurrent包橫空出世了，而他也給我們帶來了強大的BlockingQueue。（在多線程領域：所謂阻塞，在某些情況下會掛起線程（即阻塞），一旦條件滿足，被掛起的線程又會自動被喚醒）

BlockingQueue的兩個常見阻塞情境：
1、當隊列中沒有資料的情況下，消費者端的所有線程都會被自動阻塞（掛起），直到有資料放入隊列。
2、當隊列中填滿資料的情況下，生產者端的所有線程都會被自動阻塞（掛起），直到隊列中有閒置位置，線程被自動喚醒。

這也是我們在多線程環境下，為什麼需要BlockingQueue的原因。作為BlockingQueue的使用者，我們再也不需要關心什麼時候需要阻塞線程，什麼時候需要喚醒線程，因為這一切BlockingQueue都給你一手包辦了。

BlockingQueue成員詳細介紹
1. ArrayBlockingQueue
基於數組的阻塞隊列實現，在ArrayBlockingQueue內部，維護了一個定長數組，以便緩衝隊列中的資料對象，這是一個常用的阻塞隊列，除了一個定長數組外，ArrayBlockingQueue內部還儲存著兩個整形變數，分別標識著隊列的頭部和尾部在數組中的位置。

ArrayBlockingQueue在生產者放入資料和消費者擷取資料，都是共用同一個鎖對象，由此也意味著兩者無法真正並行運行，這點尤其不同於LinkedBlockingQueue；按照實現原理來分析，ArrayBlockingQueue完全可以採用分離鎖，從而實現生產者和消費者操作的完全並行運行。Doug Lea之所以沒這樣去做，也許是因為ArrayBlockingQueue的資料寫入和擷取操作已經足夠輕巧，以至於引入獨立的鎖機制，除了給代碼帶來額外的複雜性外，其在效能上完全占不到任何便宜。 ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue間還有一個明顯的不同之處在於，前者在插入或刪除元素時不會產生或銷毀任何額外的對象執行個體，而後者則會產生一個額外的Node對象。這在長時間內需要高效並發地處理大批量資料的系統中，其對於GC的影響還是存在一定的區別。而在建立ArrayBlockingQueue時，我們還可以控制對象的內部鎖是否採用公平鎖，預設採用非公平鎖。

2. LinkedBlockingQueue
基於鏈表的阻塞隊列，同ArrayListBlockingQueue類似，其內部也維持著一個資料緩衝隊列（該隊列由一個鏈表構成），當生產者往隊列中放入一個資料時，隊列會從生產者手中擷取資料，並緩衝在隊列內部，而生產者立即返回；只有當隊列緩衝區達到最大值緩衝容量時（LinkedBlockingQueue可以通過建構函式指定該值），才會阻塞生產者隊列，直到消費者從隊列中消費掉一份資料，生產者線程會被喚醒，反之對於消費者這端的處理也基於同樣的原理。而LinkedBlockingQueue之所以能夠高效的處理並發資料，還因為其對於生產者端和消費者端分別採用了獨立的鎖來控制資料同步，這也意味著在高並發的情況下生產者和消費者可以並行地操作隊列中的資料，以此來提高整個隊列的並發效能。

作為開發人員，我們需要注意的是，如果構造一個LinkedBlockingQueue對象，而沒有指定其容量大小，LinkedBlockingQueue會預設一個類似無限大小的容量（Integer.MAX_VALUE），這樣的話，如果生產者的速度一旦大於消費者的速度，也許還沒有等到隊列滿阻塞產生，系統記憶體就有可能已被消耗殆盡了。

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue是兩個最普通也是最常用的阻塞隊列，一般情況下，在處理多線程間的生產者消費者問題，使用這兩個類足以。

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的區別
1.隊列中鎖的實現不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中的鎖是沒有分離的，即生產和消費用的是同一個鎖；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中的鎖是分離的，即生產用的是putLock，消費用的是takeLock

2.在生產或消費時操作不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中在生產和消費的時候，是直接將枚舉對象插入或移除的；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中在生產和消費的時候，需要把枚舉對象轉換為Node<E>進行插入或移除，會影響效能

3.隊列大小初始化方式不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中必須指定隊列的大小；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中可以不指定隊列的大小，但是預設是Integer.MAX_VALUE

注意:
1. 在使用LinkedBlockingQueue時，若用預設大小且當生產速度大於消費速度時候，有可能會記憶體溢出
2. 在使用ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue分別對10,00000個簡單字元做入隊操作時，LinkedBlockingQueue的消耗是ArrayBlockingQueue消耗的10倍左右，即LinkedBlockingQueue消耗在1500毫秒左右，而ArrayBlockingQueue只需150毫秒左右。

http://www.cnblogs.com/linjiqin/p/5130559.html

 

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