ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的使用

2023-07-18 08:07:40

BlockingQueue接口定义了一种阻塞的FIFO queue，每一个BlockingQueue都有一个容量，让容量满时往BlockingQueue中添加数据时会造成阻塞，当容量为空时取元素操作会阻塞。

ArrayBlockingQueue是一个由数组支持的有界阻塞队列。在读写操作上都需要锁住整个容器，因此吞吐量与一般的实现是相似的，适合于实现“生产者消费者”模式。

基于链表的阻塞队列，同ArrayListBlockingQueue类似，其内部也维持着一个数据缓冲队列（该队列由一个链表构成），当生产者往队列中放入一个数据时，队列会从生产者手中获取数据，并缓存在队列内部，而生产者立即返回；只有当队列缓冲区达到最大值缓存容量时（LinkedBlockingQueue可以通过构造函数指定该值），才会阻塞生产者队列，直到消费者从队列中消费掉一份数据，生产者线程会被唤醒，反之对于消费者这端的处理也基于同样的原理。而LinkedBlockingQueue之所以能够高效的处理并发数据，还因为其对于生产者端和消费者端分别采用了独立的锁来控制数据同步，这也意味着在高并发的情况下生产者和消费者可以并行地操作队列中的数据，以此来提高整个队列的并发性能。

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的区别：

1. 队列中锁的实现不同

ArrayBlockingQueue实现的队列中的锁是没有分离的，即生产和消费用的是同一个锁；

LinkedBlockingQueue实现的队列中的锁是分离的，即生产用的是putLock，消费是takeLock

2. 在生产或消费时操作不同

ArrayBlockingQueue实现的队列中在生产和消费的时候，是直接将枚举对象插入或移除的；

LinkedBlockingQueue实现的队列中在生产和消费的时候，需要把枚举对象转换为Node<E>进行插入或移除，会影响性能

3. 队列大小初始化方式不同

ArrayBlockingQueue实现的队列中必须指定队列的大小；

LinkedBlockingQueue实现的队列中可以不指定队列的大小，但是默认是Integer.MAX_VALUE

  1. public class BlockingQueueTest {
  2. private static ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(5, true); //最大容量为5的数组堵塞队列
  3. //private static LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>(5);
  4. private static CountDownLatch producerLatch; //倒计时计数器
  5. private static CountDownLatch consumerLatch;
  6. public static void main(String[] args) {
  7. BlockingQueueTest queueTest = new BlockingQueueTest();
  8. queueTest.test();
  9. }
  10. private void test(){
  11. producerLatch = new CountDownLatch(10); //state值为10
  12. consumerLatch = new CountDownLatch(10); //state值为10
  13. Thread t1 = new Thread(new ProducerTask());
  14. Thread t2 = new Thread(new ConsumerTask());
  15. //启动线程
  16. t1.start();
  17. t2.start();
  18. try {
  19. System.out.println("producer waiting...");
  20. producerLatch.await(); //进入等待状态，直到state值为0，再继续往下执行
  21. System.out.println("producer end");
  22. } catch (InterruptedException e) {
  23. e.printStackTrace();
  24. }
  25. try {
  26. System.out.println("consumer waiting...");
  27. consumerLatch.await(); //进入等待状态，直到state值为0，再继续往下执行
  28. System.out.println("consumer end");
  29. } catch (InterruptedException e) {
  30. e.printStackTrace();
  31. }
  32. //结束线程
  33. t1.interrupt();
  34. t2.interrupt();
  35. System.out.println("end");
  36. }
  37. //生产者
  38. class ProducerTask implements Runnable{
  39. private Random rnd = new Random();
  40. @Override
  41. public void run() {
  42. try {
  43. while(true){
  44. queue.put(rnd.nextInt(100)); //如果queue容量已满，则当前线程会堵塞，直到有空间再继续
  45. //offer方法为非堵塞的
  46. //queue.offer(rnd.nextInt(100), 1, TimeUnit.SECONDS); //等待1秒后还不能加入队列则返回失败，放弃加入
  47. //queue.offer(rnd.nextInt(100));
  48. producerLatch.countDown(); //state值减1
  49. //TimeUnit.SECONDS.sleep(2); //线程休眠2秒
  50. }
  51. } catch (InterruptedException e) {
  52. //e.printStackTrace();
  53. }  catch (Exception ex){
  54. ex.printStackTrace();
  55. }
  56. }
  57. }
  58. //消费者
  59. class ConsumerTask implements Runnable{
  60. @Override
  61. public void run() {
  62. try {
  63. while(true){
  64. Integer value = queue.take(); //如果queue为空，则当前线程会堵塞，直到有新数据加入
  65. //poll方法为非堵塞的
  66. //Integer value = queue.poll(1, TimeUnit.SECONDS); //等待1秒后还没有数据可取则返回失败，放弃获取
  67. //Integer value = queue.poll();
  68. System.out.println("value = " + value);
  69. consumerLatch.countDown(); //state值减1
  70. TimeUnit.SECONDS.sleep(2); //线程休眠2秒
  71. }
  72. } catch (InterruptedException e) {
  73. //e.printStackTrace();
  74. } catch (Exception ex){
  75. ex.printStackTrace();
  76. }
  77. }
  78. }
  79. }
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