Java Queue 接口实现 ArrayBlockingQueue LinkedBlockingQueue

Java 17 Queue 接口知识点

思维导图

对于 Java 中的队列， 主要是设计用在处理之前保存元素的集合。除了基本的集合操作外， 队列还提供了额外的插入、取数据和检查的工作。这些定义的方法每一种都有两种形式存在：一种是操作失败的时候抛出异常，另外一种返回特殊值，但是在大多数的使用情况下，插入操作不会抛出异常。 对于该接口操作中的元素通常以 FIFO 为基础进行排序。 通常情况下，队列不允许随机访问队列中的元素。

什么是队列？

队列是常用的数据结构之一，队列的元素或者成为数据， 有几个概念。

• 入队：在队列中插入数据元素叫做入队。

• 出队：从队列中删除（取出）数据元素叫做出队。

• 队头：在队列中取出数据元素的一端叫做队头。

• 队尾：在队列中插入数据元素的一端叫做队尾。

Queue 队列的定义

public interface Queue extends Collection

当前接口扩展的方法如下：

现在说说这些方法的含义。

队列通常情况下以 FIFO 方法进行元素的排序。但是也有其他的队列，比方说： 优先级队列，使用提供的比较器进行元素排序的队列，或者元素的自然排序，当然也有后进后出的队列，它们对元素进行排序后进先出（），但是，无论使用什么顺序，队列的队头都是使用 remove() 和 poll() 方法对元素进行删除。并且在 FIFO 队列中，所有新进的元素都插入到了队列的尾部。

offer(E e) ：对于该方法尽可能的插入一个元素，如果队列没有满返回 true, 否则将返回 false。

remove() 和 poll() ：方法删除元素并返回队列的头。不过从哪个位置删除元素， 是根据队列的排序策略决定的。 remove 方法抛出异常，poll 返回 null。

element() 和 peek() ：方法返回队列的头，但是不删除对应的元素数据。element 队列为空，抛出异常。 peek 队列为空，返回 null。

put()： 新增一个元素，假如队列满，则阻塞。

add()： 往队列中新增一个元素，如果队列已满， 则抛出异常。

AbstractQueue

为了方便使用抽象了 AbstractQueue 类。

定义：

publicabstractclassAbstractQueue extendsAbstractCollection implementsQueue

ArrayBlockingQueue

该队列由数组支持的有界阻塞队列， 此队列对元素的排序规则是：FIFO (先进先出)。对于该队列， 队列的头是停留时间最长的元素。队列的尾部是队列中存在时间最短的元素。新元素插入到队列的尾部，队列的检索是获取队列头部的元素。需要注意该队列是一个“有界的缓冲区”。 其中固定大小的数组保存由生产者插入，并由消费者提取元素。该队列一经创建， 容量就无法更改。使用 put() 方法将元素放入满的队列将导致操作阻塞。使用 take() 方法从空队列中尝试删除元素也会出现阻塞，一直等着有可用的元素操作。

该实现的定义：

publicclassArrayBlockingQueueextendsAbstractQueue implementsBlockingQueue, java.io.Serializable

相关方法说明：

这个队列的演示有点麻烦。 尽量简单的来吧。

classPutQueueimplementsRunnable { privateArrayBlockingQueuequeue;

publicPutQueue(ArrayBlockingQueuequeue) { this.queue=queue; }

inttime=9;

publicvoidrun() { while (time>=0) { try { System.out.println(" + 生产 ing"); queue.put(String.valueOf(time)); System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":"+time--+" "+queue); Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedExceptione) { e.printStackTrace(); } } } }

单独起两个线程， 一个入队， 一个出队，并且入队的间隔时间为 1 秒，而出队的时间为 5 秒。这样就会出现入队超过次数， 就在那等待。效果如下：

第一次生产直接就消费了， 是因为第一次起来的时候， 基本上是同时执行， 然后没有入队的时候， 出队已经在等待了。

需要注意 add 和 put 的区别。 add 方法演示如下：

LinkedBlockingQueue

该实现基于链表， 是一个有界的阻塞队列。该队列对元素默认使用 FIFO 的进行排序。对于链表实现的队列通常比基于阵列的队列有更高的吞吐量，数据的新增和移除速度比数组快。并且元素默认的容量大小是 Integer.MAX_VALUE 。在入队和出队时有分别独立的锁， 可以实现并行执行。

LinkedBlockingQueue 队列的定义：

publicclassLinkedBlockingQueueextendsAbstractQueue implementsBlockingQueue, java.io.Serializable

实例演示：

只能体会其中的用法， 这个用法实际案例中不会使用。

在一些项目中使用的场景为：比方说消息的推送。把需要推送的用户信息全部放到队列中， 或者固定的数据， 放入队列， 然后使用消费发送的接口进行消费。 理解这个原理上， 在考虑一些实际场景中的问题， 慢慢的会发现， MQ 或者 Redis 队列都是有实际的业务场景最终封装出来的。当然还是那句话， 框架都是在业务的基础上更加易用，以及使用市面上更加认可的解决方案。

除了这两个还有另外的队列使用方式， 现在先不详解， 后续说过多线程和并发之后， 再来回头聊聊这个知识点。 学习要循序渐进。一口不可能吃个胖子， 想瘦也要有时间沉淀。

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