【并发容器】4 阻塞/非阻塞队列的介绍与选择

4 阻塞/非阻塞队列

阻塞队列是具有阻塞功能的队列，通常一端放入生产者数据，另一端供消费者消费数据。阻塞队列是线程安全的。

阻塞队列，我们主要关注阻塞方法（put/take）、是否有界、与线程池关系。

BlockingQueue的三组方法

1. put,take ：会阻塞住
2. add,remove,element:会抛出异常
3. offer,poll,peek：会返回boolean值，取值是没有值会返回null

4.1 常见的阻塞队列

1 ArrayBlockingQueue 有界阻塞队列

ArrayBlockingQueue的特点是有界、可以指定容量、能够指定是否需要保证公平。

put方法源码

public void put(E e) throws InterruptedException { 
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try { 
        while (count == items.length)
            notFull.await();
        enqueue(e);
    } finally { 
        lock.unlock();
    }
}

2 LinkedBlockingQueue

特点是无界、默认容量是Integer.MAX_VALUE、内部结构（Node、有两把锁）。

public void put(E e) throws InterruptedException { 
    if (e == null) throw new NullPointerException();
    int c = -1;
    Node<E> node = new Node<E>(e);
    final ReentrantLock putLock = this.putLock;
    final AtomicInteger count = this.count;
    putLock.lockInterruptibly();
    try { 
        while (count.get() == capacity) { 
            notFull.await();
        }
        enqueue(node);
        c = count.getAndIncrement();
        if (c + 1 < capacity)
            notFull.signal();
    } finally { 
        putLock.unlock();
    }
    if (c == 0)
        signalNotEmpty();
}

3 PriorityBlockingQueue：支持优先级、自然顺序、无界队列

4 SynchronousQueue

特点：容量为0，队列不持有元素，直接传递，效率很高。是很好的用来直接传递的并发数据结构。

5 DelayQueue 延迟队列，根据延迟时间排序

4.2 非阻塞队列

并发包中非阻塞队列只有ConcurrentLinkedQueue，以链表作为数据结构，采用CAS思想实现线程安全，适用于对性能要求较高的并发场景。使用较少。源码参考offer方法。

4.3 阻塞队列的选择

选择队列，需要根据实际场景选择。

1. 首先考虑功能方面，例如需要优先级排序、延迟执行等。
2. 再就是容量，是容量固定，还是无界，还是不需要容量。ArrayBlockingQueue不能扩容。
3. 内存结构：例如ArrayBlockingQueue底层是数组，而LinkedBlockingQueue内部用链表实现，会生成很多node。
4. 吞吐量：LinkedBlockingQueue 由于拥有两把锁，它的操作粒度更细，在并发程度高的时候，相对于只有一把锁的 ArrayBlockingQueue 性能会更好。SynchronousQueue直接传递，性能往往优于其他实现。

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