十二、多线程基础-并发队列

1、ConcurrentLinkedQueue
   是一个适用于高并发场景下的队列，通过无锁的方式，实现了高并发状态下的高性能，通常ConcurrentLinkedQueue性能好于BlockingQueue.它是一个基于链接节点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循先进先出的原则。头是最先加入的，尾是最近加入的，该队列不允许null元素。
   ConcurrentLinkedQueue重要方法:
   1）add 和offer() 都是加入元素的方法(在ConcurrentLinkedQueue中这俩个方法没有任何区别)
   2）poll() 和peek() 都是取头元素节点，区别在于前者会删除元素，后者不会

public class ConcurrentLinkedDequeTest {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentLinkedQueue q = new ConcurrentLinkedQueue();
        q.offer("码云");
        q.offer("蚂蚁课堂");        
//从头获取元素,删除该元素
        System.out.println(q.poll());
        //从头获取元素,不刪除该元素
        System.out.println(q.peek());
        //获取总长度
        System.out.println(q.size());

    }
}

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2、BlockingQueue
   阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素。
2.1、阻塞队列，被阻塞的情况主要有如下两种：
   1）当队列满了的时候进行入队列操作
   2）当队列空了的时候进行出队列操作
   因此，当一个线程试图对一个已经满了的队列进行入队列操作时，它将会被阻塞，除非有另一个线程做了出队列操作；同样，当一个线程试图对一个空队列进行出队列操作时，它将会被阻塞，除非有另一个线程进行了入队列操作。在Java中，BlockingQueue的接口位于java.util.concurrent 包中(在Java5版本开始提供)，由上面介绍的阻塞队列的特性可知，阻塞队列是线程安全的。在新增的Concurrent包中，BlockingQueue很好的解决了多线程中，如何高效安全“传输”数据的问题。通过这些高效并且线程安全的队列类，为我们快速搭建高质量的多线程程序带来极大的便利。本文详细介绍了BlockingQueue家庭中的所有成员，包括他们各自的功能以及常见使用场景。
2.2、阻塞队列分类：
   1）先进先出（FIFO）：先插入的队列的元素也最先出队列，类似于排队的功能。从某种程度上来说这种队列也体现了一种公平性。
   2）后进先出（LIFO）：后插入队列的元素最先出队列，这种队列优先处理最近发生的事件。多线程环境中，通过队列可以很容易实现数据共享，比如经典的“生产者”和“消费者”模型中，通过队列可以很便利地实现两者之间的数据共享。假设我们有若干生产者线程，另外又有若干个消费者线程。如果生产者线程需要把准备好的数据共享给消费者线程，利用队列的方式来传递数据，就可以很方便地解决他们之间的数据共享问题。但如果生产者和消费者在某个时间段内，万一发生数据处理速度不匹配的情况呢？理想情况下，如果生产者产出数据的速度大于消费者消费的速度，并且当生产出来的数据累积到一定程度的时候，那么生产者必须暂停等待一下（阻塞生产者线程），以便等待消费者线程把累积的数据处理完毕，反之亦然。然而，在concurrent包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。好在此时，强大的concurrent包横空出世了，而他也给我们带来了强大的BlockingQueue。（在多线程领域：所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤醒）。
3、ArrayBlockingQueue
   ArrayBlockingQueue是一个有边界的阻塞队列，它的内部实现是一个数组。有边界的意思是它的容量是有限的，我们必须在其初始化的时候指定它的容量大小，容量大小一旦指定就不可改变。ArrayBlockingQueue是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部。

public class ArrayBlockingQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayBlockingQueue<String> arrays = new ArrayBlockingQueue<String>(3);
        arrays.add("李四");
        arrays.add("张军");
        arrays.add("张军");
        // 添加阻塞队列
        try {
            arrays.offer("张三", 1, TimeUnit.SECONDS);//张三是插不进去的，该阻塞队列的长度为3，超过1秒后将放弃插入
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(arrays);
    }

}

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4、LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue阻塞队列大小的配置是可选的，如果我们初始化时指定一个大小，它就是有边界的，如果不指定，它就是无边界的。说是无边界，其实是采用了默认大小为Integer.MAX_VALUE的容量。它的内部实现是一个链表。和ArrayBlockingQueue一样，LinkedBlockingQueue 也是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部。

public class LinkedBlockingQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedBlockingQueue linkedBlockingQueue = new LinkedBlockingQueue();
        linkedBlockingQueue.add("张三");
        linkedBlockingQueue.add("李四");
        linkedBlockingQueue.add("李四");
        linkedBlockingQueue.add("王四");
        System.out.println(linkedBlockingQueue.size());
    }
}

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5、PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是一个没有边界的队列，它的排序规则和 java.util.PriorityQueue一样。需要注意，PriorityBlockingQueue中允许插入null对象。所有插入PriorityBlockingQueue的对象必须实现 java.lang.Comparable接口，队列优先级的排序规则就是按照我们对这个接口的实现来定义的。另外，我们可以从PriorityBlockingQueue获得一个迭代器Iterator，但这个迭代器并不保证按照优先级顺序进行迭代。
6、SynchronousQueue
SynchronousQueue队列内部仅允许容纳一个元素。当一个线程插入一个元素后会被阻塞，除非这个元素被另一个线程消费。

细水长流，打磨濡染，渐趋极致，才是一个人最好的状态。