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关于java:什么是Java中的阻塞队列它有什么作用

jiezi

在 Java 中，阻塞队列是一种非凡的队列，它能够在队列为空或队列已满时阻塞增加或移除元素的操作。阻塞队列通常用于多线程编程中，能够帮忙咱们更加不便地进行线程通信和合作。在本文中，我将从面试的角度，具体解说 Java 中的阻塞队列的概念、作用和实现形式，并提供相干的代码示例。

概念

在 Java 中，阻塞队列是一种非凡的队列，它能够在队列为空或队列已满时阻塞增加或移除元素的操作。阻塞队列通常包含以下几个办法：

  • put(E e)：将元素 e 增加到队列中，如果队列已满，则阻塞期待直到队列有闲暇地位。
  • take()：从队列中移除并返回元素，如果队列为空，则阻塞期待直到队列中有元素。
  • offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：将元素 e 增加到队列中，在超时工夫内期待队列有闲暇地位，如果超时依然没有闲暇地位，则返回 false。
  • poll(long timeout, TimeUnit unit)：从队列中移除并返回元素，在超时工夫内期待队列中有元素，如果超时依然没有元素，则返回 null。

阻塞队列的作用是帮忙咱们更加不便地进行线程通信和合作。在多线程编程中，线程之间须要进行通信和合作，例如生产者线程向队列中增加元素，消费者线程从队列中取出元素等。应用阻塞队列能够简化线程通信和合作的逻辑，并缩小线程之间的竞争和抵触。

实现形式

在 Java 中，阻塞队列能够通过两种形式实现：手动实现和应用 Java 规范库。

手动实现

阻塞队列的手动实现通常包含以下步骤：

  1. 创立一个数组或链表作为队列存储元素。
  2. 应用一个计数器记录队列中元素的数量。
  3. 在 put() 办法中，如果队列已满，则阻塞期待直到队列有闲暇地位，并在队列中增加元素。
  4. 在 take() 办法中，如果队列为空，则阻塞期待直到队列中有元素，并从队列中移除并返回元素。

以下是一个手动实现的阻塞队列示例代码：

public class BlockingQueue<E> {private final Object[] items;
    private int count;
    private int putIndex;
    private int takeIndex;
    
    public BlockingQueue(int capacity) {items = new Object[capacity];
    }
    
    public synchronized void put(E e) throws InterruptedException {while (count == items.length) {wait();
        }
        items[putIndex] = e;
        putIndex = (putIndex + 1) % items.length;
        count++;
        notifyAll();}
    
    public synchronized E take() throws InterruptedException {while (count == 0) {wait();
        }
        E e = (E) items[takeIndex];
        takeIndex = (takeIndex + 1) % items.length;
        count--;
        notifyAll();
        return e;
    }
}

在这个示例中，咱们实现了一个 BlockingQueue 类，用于存储元素，并增加了 put() 和 take() 办法用于增加和移除元素。在 put() 办法中，如果队列已满，则调用 wait() 办法将线程阻塞，直到队列有闲暇地位。在增加元素后，调用 notifyAll() 办法告诉其余线程能够从队列中移除元素。在 take() 办法中，如果队列为空，则调用 wait() 办法将线程阻塞，直到队列中有元素。在移除元素后，调用 notifyAll() 办法告诉其余线程能够向队列中增加元素。

应用 Java 规范库

除了手动实现阻塞队列之外，Java 中还有规范库提供的阻塞队列实现，罕用的阻塞队列包含：

  • ArrayBlockingQueue：一个由数组反对的有界阻塞队列。
  • LinkedBlockingQueue：一个由链表反对的可选有界阻塞队列。
  • SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须期待另一个线程的移除操作。

以下是一个应用 ArrayBlockingQueue 阻塞队列的示例代码：

public class BlockingQueueExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ArrayBlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
        
        Thread producer = new Thread(() -> {
            try {for (int i = 0; i < 20; i++) {queue.put("element" + i);
                    System.out.println("produced element" + i);
                }
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
        });
        
        Thread consumer = new Thread(() -> {
            try {for (int i = 0; i < 20; i++) {String element = queue.take();
                    System.out.println("consumed element" + element);
                }
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
        });
        
        producer.start();
        consumer.start();
        
        producer.join();
        consumer.join();}
}

在这个示例中，咱们应用了 ArrayBlockingQueue 作为阻塞队列，创立了一个生产者线程和一个消费者线程。在生产者线程中，咱们应用 put() 办法向队列中增加元素，并在控制台输入生产的元素。在消费者线程中，咱们应用 take() 办法从队列中移除元素，并在控制台输入生产的元素。通过应用阻塞队列，咱们能够简化线程通信和合作的逻辑，并平安地进行线程间的数据传输。

总结

在 Java 中，阻塞队列是一种非凡的队列，能够在队列为空或队列已满时阻塞增加或移除元素的操作。阻塞队列通常用于多线程编程中，能够帮忙咱们更加不便地进行线程通信和合作。阻塞队列能够手动实现，也能够应用 Java 规范库提供的阻塞队列实现。无论是手动实现还是应用规范库，阻塞队列都是一个十分有用的工具，在多线程编程中能够帮忙咱们更加高效地实现线程通信和合作。

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