【Java并发】【ArrayBlockingQueue】适合初学体质的ArrayBlockingQueue入门

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什么是ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是 Java 并发编程中一个基于数组实现的有界阻塞队列，属于 java.util.concurrent 包，实现了 BlockingQueue 接口。

具有以下特性：

有界性

队列容量在创建时固定，无法动态扩容（必须显式指定初始容量）。
适合需要控制资源使用的场景，避免无限制增长导致内存溢出。

线程安全

内部通过 ReentrantLock 保证并发操作的安全性。
采用"单锁双条件"（一个锁管理入队和出队条件）实现同步。

阻塞操作

队列满时：put(e) 方法会阻塞，直到有空间可用。
队列空时：take() 方法会阻塞，直到有新元素加入。

FIFO 原则

元素按先进先出顺序处理，保证公平性。

使用ArrayBlockingQueue

构造方法

java 复制代码

// 指定容量（必须）
ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);

// 指定容量和公平性（true 表示公平锁）
ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10, true);

// 指定容量、公平性，并初始化集合
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10, true, list);

阻塞使用(put、take)

put(E e)方法： 阻塞当前线程生产（往队列中塞数据）

java 复制代码

// 生产者线程
new Thread(() -> {
    try {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            queue.put(i); // 队列满时阻塞
            System.out.println("生产: " + i);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();

take()方法： 阻塞当前线程消费（往队列里面取数据）。

java 复制代码

// 消费者线程
new Thread(() -> {
    try {
        while (true) {
            Integer value = queue.take(); // 队列空时阻塞
            System.out.println("消费: " + value);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();

非阻塞方法使用（offer、poll）

offer(E e)方法：尝试插入，队列满时直接返回 false。

java 复制代码

boolean success = queue.offer(100);
System.out.println("插入是否成功: " + success);

poll()方法：尝试取出，队列空时返回 null。

java 复制代码

Integer value = queue.poll();
System.out.println("取出值: " + value);

不建议使用的非阻塞方法（add、remove、element）

add和element这种方法，会直接抛出异常。

add(E e)： 向阻塞队列放入元素，阻塞队列满的话，直接抛出IllegalStateException异常。

java 复制代码

ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1); // 容量为1

queue.add(10); // 成功插入
try {
    queue.add(20); // 队列已满，抛出 IllegalStateException
} catch (IllegalStateException e) {
    System.out.println("队列已满，add() 抛异常: " + e);
}

// AbstractQueue#add
// 抛出IllegalStateException异常
public boolean add(E e) {
    if (offer(e))
        return true;
    else
        throw new IllegalStateException("Queue full");	// 阻塞队满，抛出异常
}

elemet()： 向阻塞队列获取元素，阻塞队列为空的话，直接抛出NoSuchElementException异常。

java 复制代码

ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1); // 空队列

try {
    Integer head = queue.element(); // 队列为空，抛出 NoSuchElementException
} catch (NoSuchElementException e) {
    System.out.println("队列为空，element() 抛异常: " + e);
}

// AbstractQueue#element
public E element() {
    E x = peek();
    if (x != null)
        return x;
    else
        throw new NoSuchElementException(); // 阻塞队列为空，抛出异常
}

remove(): 删除阻塞队列的头元素，并返回这个头元素。如果阻塞队列为空，直接抛出NoSuchElementException异常。

java 复制代码

ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1); // 空队列
queue.remove();	// NoSuchElementException异常

public E remove() {
    E x = poll();
    if (x != null)
        return x;
    else
        throw new NoSuchElementException();	// 阻塞队列为空，抛出异常
}

超时阻塞使用（offer、poll）

也是offer方法，只是多传了时间相关的参数。

offer(e, time, unit)： 等待time秒后，插入数据，返回执行结果。

java 复制代码

// 生产者等待2秒插入
boolean success = queue.offer(200, 2, TimeUnit.SECONDS);

poll(time, unit) ：等待time秒后获取数据，队列为空的话，返回null。

java 复制代码

// 消费者等待3秒取出
Integer value = queue.poll(3, TimeUnit.SECONDS);

后话

主播这么快又结束了？没有的！宝子，还有呢！

关注点给主播点上，下一篇主播给大家表演看源码。