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Java Gossip: BlockingQueue

伫列（Queue）是个先前先出（First In First Out, FIFO）的数据结构。在JDK 5.0中新增了Blocking Queue，在多线程的情况下，如果Blocking Queue的内容为空，而有个线程试图从Queue中取出元素，则该线程会被Block，直到Queue有元素时才解除Block，反过来说，如果 Blocking Queue满了，而有个线程试图再把数据填入Queue中，则该线程会被Block，直到Queue中有元素被取走后解除Block。

BlockingQueue的几个主要操作为下：
方法 说明
add 加入元素，如果伫列是满的，则丢出IllegalStateException
remove 传回并从伫列移除元素，如果伫列是空的，则丢出NoSuchElementException
element 传回元素，如果伫列是空的，则丢出NoSuchElementException
offer 加入元素并传回true，如果伫列是满的，则传回false
poll 传回并从伫列移除元素，如果伫列是空的，则传回null
peek 传回元素，如果伫列是空的，则传回null
put 加入元素，如果伫列是满，就block
take 传回并移除元素，如果伫列是空的，就block

在java.util.concurrent下提供几种不同的Blocking Queue，ArrayBlockingQueue要指定容量大小来建构，LinkedBlockingQueue默认没有容量上限，但也可以指定容量上限，PriorityBlockingQueue严格来说不是Queue，因为它是根据优先权（Priority）来移除元素。

在这边以 wait()、notify() 中的生产者、消费者程序为例，使用BlockQueue来加以改写，好处是我们不用亲自处理wait、notify的细节，首先生产者改写如下：
  • Producer.java
package onlyfun.caterpillar;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class Producer implements Runnable {
    private BlockingQueue<Integer> queue;
	
    public Producer(BlockingQueue<Integer> queue) {
        this.queue = queue;
    }

    public void run() {
        for(int product = 1; product <= 10; product++) {
            try {
                // wait for a random time
                Thread.sleep((int) Math.random() * 3000);
                queue.put(product);
            }
            catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } 
    }
}

消费者类改写如下：
  • Consumer.java
package onlyfun.caterpillar;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class Consumer implements Runnable {
    private BlockingQueue<Integer> queue;
	
    public Consumer(BlockingQueue<Integer> queue) {
        this.queue = queue;
    }
	
    public void run() {
        for(int i = 1; i <= 10; i++) {
            try {
                // wait for a random time
                Thread.sleep((int) (Math.random() * 3000));
                queue.take();
            }
            catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

可以使用下面这个程序来简单的测试一下：
  • BlockingQueueDemo.java
package onlyfun.caterpillar;

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

public class BlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(1); 
        
        Thread producerThread = new Thread(
                new Producer(queue)); 
        Thread consumerThread = new Thread(
                new Consumer(queue)); 
 
        producerThread.start(); 
        consumerThread.start(); 
    }
}