Java BlockingQueue

BlockingQueue 接口是 Java 集合框架 的一部分,它扩展了 Queue 接口。它允许任何操作等待直到成功执行。

例如,如果我们想从一个空队列中删除一个元素,那么阻塞队列允许删除操作等待,直到队列中有可删除的元素为止。


实现 BlockingQueue 的类

由于 BlockingQueue 是一个接口,我们不能直接实现它。

为了使用 BlockingQueue 的功能,我们需要使用实现它的类。

ArrayBlockingQueue and LinkedBlockingQueue implements the BlockingQueue interface in Java.

如何使用阻塞队列?

为了使用 BlockingQueue,我们必须导入 java.util.concurrent.BlockingQueue 包。

// Array implementation of BlockingQueue
BlockingQueue<String> animal1 = new ArraryBlockingQueue<>();

// LinkedList implementation of BlockingQueue
BlockingQueue<String> animal2 = new LinkedBlockingQueue<>();

在这里,我们分别创建了 ArrayBlockingQueueLinkedBlockingQueue 类的对象 animal1 和 animal2。这些对象可以使用 BlockingQueue 接口的功能。


BlockingQueue 的方法

根据队列是满还是空,阻塞队列的方法可以分为 3 类

抛出异常的方法

  • add() - 将一个元素插入到阻塞队列的末尾。如果队列已满,则抛出 异常
  • element() - 返回阻塞队列的头部。如果队列为空,则抛出异常。
  • remove() - 从阻塞队列中移除一个元素。如果队列为空,则抛出异常。

返回某些值的方法

  • offer() - 将指定元素插入到阻塞队列的末尾。如果队列已满,则返回 false
  • peek() - 返回阻塞队列的头部。如果队列为空,则返回 null
  • poll() - 从阻塞队列中移除一个元素。如果队列为空,则返回 null

关于 offer() 和 poll() 的更多信息

offer()poll() 方法可以与超时一起使用。也就是说,我们可以将时间单位作为参数传递。例如,

offer(value, 100, milliseconds)

这里,

  • value 是要插入队列的元素
  • 我们将超时时间设置为 100 毫秒

这意味着 offer() 方法将尝试将元素插入阻塞队列 100 毫秒。如果在 100 毫秒内无法插入该元素,则该方法返回 false

注意:除了 milliseconds,我们还可以在 offer()poll() 方法中使用以下时间单位:dayshoursminutessecondsmicrosecondsnanoseconds


阻塞操作的方法

BlockingQueue 还提供了阻塞操作并等待队列满或空的方法。

  • put() - 将一个元素插入到阻塞队列。如果队列已满,它将等待直到队列中有空间可以插入元素。
  • take() - 从阻塞队列中移除并返回一个元素。如果队列为空,它将等待直到队列中有可删除的元素。

假设我们要向队列中插入元素。如果队列已满,则 put() 方法将等待直到队列中有空间插入元素。

同样,如果我们想从队列中删除元素。如果队列为空,则 take() 方法将等待直到队列包含可删除的元素。


ArrayBlockingQueue 中 BlockingQueue 的实现

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

class Main {

    public static void main(String[] args) {
      // Create a blocking queue using the ArrayBlockingQueue
      BlockingQueue<Integer> numbers = new ArrayBlockingQueue<>(5);

      try {
        // Insert element to blocking queue
        numbers.put(2);
        numbers.put(1);
        numbers.put(3);
        System.out.println("BLockingQueue: " + numbers);

        // Remove Elements from blocking queue
        int removedNumber = numbers.take();
        System.out.println("Removed Number: " + removedNumber);
      }

      catch(Exception e) {
          e.getStackTrace();
      }
    }
}

输出

BlockingQueue: [2, 1, 3]
Removed Element: 2

要了解更多关于 ArrayBlockingQueue 的信息,请访问 Java ArrayBlockingQueue


为什么使用 BlockingQueue?

在 Java 中,BlockingQueue 被认为是 **线程安全** 的集合。因为它有助于多线程操作。

假设一个线程正在向队列中插入元素,而另一个线程正在从队列中移除元素。

现在,如果第一个线程运行速度较慢,那么阻塞队列可以让第二个线程等待,直到第一个线程完成其操作。

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