線程小酌之JAVA中的阻塞隊列__JAVA

       最近在學習java中內建的JDK並發包，java.util.concurrent，發現功能很強大，其中之一就是工作中多次用到的線程工具類BlockingQueue。在實際開發工作和面試過程中，經常會考察對於該工具類的使用和理解。

1. 什麼是阻塞隊列。 阻塞隊列（BlockingQueue）是一個支援兩個附加操作的隊列。這兩個附加的操作是：在隊列為空白時，擷取元素的線程會等待隊列變為非空。當隊列滿時，儲存元素的線程會等待隊列可用。阻塞隊列常用於生產者和消費者的情境，生產者是往隊列裡添加元素的線程，消費者是從隊列裡拿元素的線程。阻塞隊列就是生產者存放元素的容器，而消費者也只從容器裡拿元素。

2.詳解BlockingQueue

BlockingQueue最終會有四種狀況，拋出異常、返回特殊值、阻塞、逾時，下表總結了這些方法：

	拋出異常	特殊值	阻塞	逾時
插入	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e, time, unit)
移除	remove()	poll()	take()	poll(time, unit)
檢查	element()	peek()	不可用	不可用

       BlockingQueue是個介面，有如下實作類別：

       1. ArrayBlockQueue：一個由數組支援的有界阻塞隊列。此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。建立其對象必須明確大小，像數組一樣。

       2. LinkedBlockQueue：一個可改變大小的阻塞隊列。此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。建立其對象如果沒有明確大小，預設值是Integer.MAX_VALUE。連結隊列的輸送量通常要高於基於數組的隊列，但是在大多數並發應用程式中，其可預知的效能要低。 

       3. PriorityBlockingQueue：類似於LinkedBlockingQueue，但其所含對象的排序不是FIFO，而是依據對象的自然排序次序或者是建構函式所帶的Comparator決定的順序。

       4. SynchronousQueue：同步隊列。同步隊列沒有任何容量，每個插入必須等待另一個線程移除，反之亦然。

由於LinkedBlockingQueue實現是安全執行緒的，實現了先進先出等特性，是作為生產者消費者的首選，LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定的話，預設最大是Integer.MAX_VALUE，其中主要用到put和take方法，put方法在隊列滿的時候會阻塞直到有隊列成員被消費，take方法在隊列空的時候會阻塞，直到有隊列成員被放進來。

package cn.thread;import java.util.concurrent.BlockingQueue;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;/** * 多線程類比實現生產者／消費者模型 *   */public class BlockingQueueTest2 {    /**     *      * 定義裝蘋果的籃子     *      */    public class Basket {        // 籃子，能夠容納3個蘋果        BlockingQueue<String> basket = new LinkedBlockingQueue<String>(3);        // 生產蘋果，放入籃子        public void produce() throws InterruptedException {            // put方法放入一個蘋果，若basket滿了，等到basket有位置            basket.put("An apple");        }        // 消費蘋果，從籃子中取走        public String consume() throws InterruptedException {            // take方法取出一個蘋果，若basket為空白，等到basket有蘋果為止(擷取並移除此隊列的頭部)            return basket.take();        }    }    // 定義蘋果生產者    class Producer implements Runnable {        private String instance;        private Basket basket;        public Producer(String instance, Basket basket) {            this.instance = instance;            this.basket = basket;        }        public void run() {            try {                while (true) {                    // 生產蘋果                    System.out.println("生產者準備生產蘋果：" + instance);                    basket.produce();                    System.out.println("!生產者生產蘋果完畢：" + instance);                    // 休眠300ms                    Thread.sleep(300);                }            } catch (InterruptedException ex) {                System.out.println("Producer Interrupted");            }        }    }    // 定義蘋果消費者    class Consumer implements Runnable {        private String instance;        private Basket basket;        public Consumer(String instance, Basket basket) {            this.instance = instance;            this.basket = basket;        }        public void run() {            try {                while (true) {                    // 消費蘋果                    System.out.println("消費者準備消費蘋果：" + instance);                    System.out.println(basket.consume());                    System.out.println("!消費者消費蘋果完畢：" + instance);                    // 休眠1000ms                    Thread.sleep(1000);                }            } catch (InterruptedException ex) {                System.out.println("Consumer Interrupted");            }        }    }    public static void main(String[] args) {        BlockingQueueTest2 test = new BlockingQueueTest2();        // 建立一個裝蘋果的籃子        Basket basket = test.new Basket();        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();        Producer producer = test.new Producer("生產者001", basket);        Producer producer2 = test.new Producer("生產者002", basket);        Consumer consumer = test.new Consumer("消費者001", basket);        service.submit(producer);        service.submit(producer2);        service.submit(consumer);        // 程式運行5s後，所有任務停止//        try {//            Thread.sleep(1000 * 5);//        } catch (InterruptedException e) {//            e.printStackTrace();//        }//        service.shutdownNow();    }}