BlockingQueue与SynchronousQueue

BlockingQueue

BlockingQueue 是一个支持阻塞操作 的队列接口，位于 java.util.concurrent 包中。它的典型应用就是生产者-消费者模型。

需要首先给队列设置容量

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3); // 容量=3

BlockingQueue 的四组 API

1. 抛异常

当队列满时，再 add() 会抛异常；
当队列空时，再 remove() 会抛异常。

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add(e)       // 插入元素，成功返回 true，满时抛 IllegalStateException
remove()     // 移除队首元素，空时抛 NoSuchElementException
element()    // 查看队首元素，空时抛 NoSuchElementException

2. 返回特殊值

满了插入失败返回 false；
空了移除失败返回 null。

scss 复制代码

offer(e)     // 插入元素，成功返回 true，满时返回 false
poll()       // 移除队首元素，空时返回 null
peek()       // 查看队首元素，空时返回 null

3. 一直阻塞

满了 put() 会一直阻塞，直到队列有空间；
空了 take() 会一直阻塞，直到队列有元素。

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put(e)       // 插入元素，满时阻塞
take()       // 移除并返回队首元素，空时阻塞

4.超时退出

满了 offer(e, time, unit) 会等待指定时间，超时返回 false；
空了 poll(time, unit) 会等待指定时间，超时返回 null。

scss 复制代码

offer(e, 2, TimeUnit.SECONDS)   // 等待 2 秒插入，失败返回 false
poll(2, TimeUnit.SECONDS)       // 等待 2 秒取出，失败返回 null

操作类型	抛异常	特殊值	阻塞	超时
插入	`add(e)`	`offer(e)`	`put(e)`	`offer(e, time, unit)`
移除	`remove()`	`poll()`	`take()`	`poll(time, unit)`
检查队首	`element()`	`peek()`	------	------

适合场景

抛异常：适合严格要求，必须处理异常的场景。
返回特殊值：适合可以容忍失败的场景。
阻塞：适合生产者-消费者模型，不急着返回，等资源可用。
超时：适合对实时性有要求的场景，不能无限等待。

`SynchronousQueue`

SynchronousQueue 是 Java 并发包里一个 非常特殊的 BlockingQueue 。它和其他 BlockingQueue（如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue）不一样，它的容量永远是 0，没有任何内部缓冲。

特点

容量为 0

- 不能存放任何元素。
- put() 一个元素时，必须有另一个线程正在 take()，否则会阻塞。
- take() 时也必须有线程 put()，否则也会阻塞。

一手交钱一手交货

- 类似一个"当面交易"的模型。
- 生产者线程和消费者线程必须同时到场，才能完成元素的交接。

线程间直接传递数据

- 没有缓存区，数据不存储，而是 直接在两个线程之间传递

API 行为

put(e)：如果没有消费者在等待，阻塞。
take()：如果没有生产者在等待，阻塞。
offer(e, timeout, unit)：在超时时间内，如果有消费者等待就成功，否则返回 false。
poll(timeout, unit)：在超时时间内如果有生产者等待就取到数据，否则返回 null。

使用场景

线程间直接交换消息

- 两个线程需要强同步（例如生产者和消费者一对一交接）。

线程池的工作队列（Executors.newCachedThreadPool 默认使用它）

- 因为 SynchronousQueue 不存储任务，提交的任务必须马上被某个线程取走执行，如果没有空闲线程，就创建新线程。
- 这也是为什么 CachedThreadPool 会无限制创建线程的原因。