【面试题精讲】ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 区别

有的时候博客内容会有变动,首发博客是最新的,其他博客地址可能会未同步,认准https://blog.zysicyj.top

首发博客地址

面试题手册

系列文章地址


1. 什么是ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue?

  • ArrayBlockingQueue:是一个基于数组实现的有界阻塞队列,它按照先进先出(FIFO)的原则对元素进行排序。
  • LinkedBlockingQueue:是一个基于链表实现的可选有界或无界阻塞队列,它也按照先进先出(FIFO)的原则对元素进行排序。

2. 为什么需要ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue?

在多线程编程中,我们经常需要使用队列来实现线程间的数据共享。而阻塞队列是一种特殊的队列,当队列为空时,从队列中获取元素的操作会被阻塞;当队列满时,往队列中添加元素的操作会被阻塞。这样可以有效地控制线程之间的协作和同步。

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue都是Java并发包提供的线程安全的阻塞队列实现,它们提供了不同的特性和适用场景。

3. ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的实现原理?

ArrayBlockingQueue

  • ArrayBlockingQueue内部使用一个定长数组来存储元素,通过两个指针分别指向队头和队尾。
  • 当往队列中添加元素时,如果队列已满,则添加操作会被阻塞,直到有空闲位置。
  • 当从队列中获取元素时,如果队列为空,则获取操作会被阻塞,直到有可用元素。
  • ArrayBlockingQueue使用ReentrantLock来保证线程安全,并通过Condition实现阻塞和唤醒机制。

LinkedBlockingQueue

  • LinkedBlockingQueue内部使用一个链表来存储元素,每个节点包含一个元素和指向下一个节点的引用。
  • 当往队列中添加元素时,如果队列已满(对于有界队列),则添加操作会被阻塞,直到有空闲位置。
  • 当从队列中获取元素时,如果队列为空,则获取操作会被阻塞,直到有可用元素。
  • LinkedBlockingQueue使用两把锁分别控制队头和队尾的访问,以提高并发性能。

4. ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的使用示例

ArrayBlockingQueue示例:

java 复制代码
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

public class ArrayBlockingQueueExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建一个容量为3的ArrayBlockingQueue
        ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        // 往队列中添加元素
        queue.put(1);
        queue.put(2);
        queue.put(3);

        // 队列已满,添加操作会被阻塞
        queue.put(4);

        // 从队列中获取元素
        int element = queue.take();
        System.out.println("取出元素:" + element);

        // 队列已空,获取操作会被阻塞
        int element2 = queue.take();
    }
}

LinkedBlockingQueue示例:

java 复制代码
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class LinkedBlockingQueueExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建一个容量为3的LinkedBlockingQueue
        LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(3);

        // 往队列中添加元素
        queue.put(1);
        queue.put(2);
        queue.put(3);

        // 队列已满,添加操作会被阻塞
        queue.put(4);

        // 从队列中获取元素
        int element = queue.take();
        System.out.println("取出元素:" + element);

        // 队列已空,获取操作会被阻塞
        int element2 = queue.take();
    }
}

5. ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的优点

  • ArrayBlockingQueue:

    • 内部使用数组实现,读写性能较高。
    • 支持有界队列,可以限制队列的大小。
  • LinkedBlockingQueue:

    • 内部使用链表实现,插入和删除性能较高。
    • 支持可选的有界或无界队列。

6. ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的缺点

  • ArrayBlockingQueue:

    • 容量固定,不支持动态扩容。
    • 在并发情况下,可能存在线程饥饿问题(某些线程一直无法获取到锁)。
  • LinkedBlockingQueue:

    • 内存消耗较大,因为每个节点都需要额外的空间来存储引用。
    • 在并发情况下,可能存在线程饥饿问题(某些线程一直无法获取到锁)。

7. ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的使用注意事项

  • ArrayBlockingQueue:

    • 需要指定队列的容量大小。
    • 当队列已满时,添加操作会被阻塞。
    • 当队列为空时,获取操作会被阻塞。
  • LinkedBlockingQueue:

    • 可以选择有界或无界队列。
    • 当队列已满时(对于有界队列),添加操作会被阻塞。
    • 当队列为空时,获取操作会被阻塞。

8. 总结

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue是Java并发包提供的线程安全的阻塞队列实现。它们分别基于数组和链表来存储元素,并提供了不同的特性和适用场景。ArrayBlockingQueue适合读写性能较高、固定容量的场景;而LinkedBlockingQueue适合插入和删除性能较高、可选有界或无界的场景。在使用时需要根据具体需求选择合适的队列实现。

本文由mdnice多平台发布

相关推荐
程序员爱钓鱼5 小时前
Go语言实战案例 — 工具开发篇:实现一个图片批量压缩工具
后端·google·go
ChinaRainbowSea7 小时前
7. LangChain4j + 记忆缓存详细说明
java·数据库·redis·后端·缓存·langchain·ai编程
舒一笑7 小时前
同步框架与底层消费机制解决方案梳理
后端·程序员
minh_coo7 小时前
Spring框架事件驱动架构核心注解之@EventListener
java·后端·spring·架构·intellij-idea
白初&8 小时前
SpringBoot后端基础案例
java·spring boot·后端
计算机学姐11 小时前
基于Python的旅游数据分析可视化系统【2026最新】
vue.js·后端·python·数据分析·django·flask·旅游
该用户已不存在11 小时前
你没有听说过的7个Windows开发必备工具
前端·windows·后端
David爱编程12 小时前
深入 Java synchronized 底层:字节码解析与 MonitorEnter 原理全揭秘
java·后端
KimLiu12 小时前
LCODER之Python:使用Django搭建服务端
后端·python·django
再学一点就睡12 小时前
双 Token 认证机制:从原理到实践的完整实现
前端·javascript·后端