【447期】网易一面，痛失30K：为啥用阻塞队列，list不行吗？

本文目录

– 说在前面

– 1、什么是阻塞队列？

– 2、主要并发队列关系图

– 3、阻塞队列和 List、Set 的区别是什么？

– 4、阻塞队列和普通Queue 队列的区别是什么？

– 5、阻塞队列的作用

– 6、阻塞队列的功能

– 7、阻塞队列的核心方法

– 7.1 take 方法

– 7.2 put 方法

– 7.3 是否有界（容量有多大）

– 尼恩提示

– 说在后面

1、什么是阻塞队列？

阻塞队列是一种队列，阻塞队列是一种特殊的队列。

阻塞队列是一种可以在多线程环境下使用，并且支持阻塞等待的队列。

线程 1 往阻塞队列中添加元素，当阻塞队列是满的，线程 1就会阻塞，直到队列不满

线程 2 从阻塞队列中移除元素，当阻塞队列是空的，线程 2 会阻塞，直到队列不空；

2、主要并发队列关系图

上图展示了 Queue 最主要的实现类，可以看出 Java 提供的线程安全的队列（也称为并发队列）分为阻塞队列和非阻塞队列两大类。

BlockingQueue 下面有 6 种最主要的阻塞队列实现，分别是

ArrayBlockingQueue
LinkedBlockingQueue
SynchronousQueue
DelayQueue
PriorityBlockingQueue
LinkedTransferQueue

非阻塞并发队列的典型例子是 ConcurrentLinkedQueue，这个类不会让线程阻塞，利用 CAS 保证了线程安全。

我们可以根据需要自由选取阻塞队列或者非阻塞队列来满足业务需求。

还有一个和 Queue 关系紧密的 Deque 接口，它继承了 Queue，如代码所示：

public interface Deque<E> extends Queue<E> {//...}

Deque 的意思是双端队列，音标是 [dek]，是 double-ended-queue 的缩写，它从头和尾都能添加和删除元素；而普通的 Queue 只能从一端进入，另一端出去。这是 Deque 和 Queue 的不同之处，Deque 其他方面的性质都和 Queue 类似。

3、阻塞队列和 List、Set 的区别是什么？

阻塞队列和 List、Set 一样都继承自 Collection。

阻塞队列它和 List 的区别在于，List 可以在任意位置添加和删除元素。

而阻塞队列属于 Queue 队列的一种，Queue 只有两个操作：

把元素添加到队列末尾；
从队列头部取出元素。

超市的收银台就是一个队列：

我们常用的 LinkedList 就可以当队列使用，实现了 Dequeue 接口，还有 ConcurrentLinkedQueue，他们都属于非阻塞队列。

4、阻塞队列和普通Queue 队列的区别是什么？

阻塞队列和一般的队列的区别就在于：

多线程环境支持，多个线程可以安全的访问队列
支持生产和消费等待，多个线程之间互相配合，在某些情况下会挂起线程，一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤醒
当阻塞队列是空的，消费线程会阻塞，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，直到队列不空
当阻塞队列是满的，生产线程就会阻塞，往队列里添加元素的操作将会被阻塞，直到队列不满

5、阻塞队列的作用

阻塞队列，也就是 BlockingQueue，它是一个接口，如代码所示：

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E>{...}

BlockingQueue 继承了 Queue 接口，是队列的一种。

Queue 和 BlockingQueue 都是在 Java 5 中加入的。

BlockingQueue 是线程安全的，在很多场景下都可以利用线程安全的队列来优雅地解决业务自身的线程安全问题。

比如说，使用生产者/消费者模式的时候，生产者只需要往队列里添加元素，而消费者只需要从队列里取出它们就可以了，如图所示：

在图中，左侧有三个生产者线程，它会把生产出来的结果放到中间的阻塞队列中，而右侧的三个消费者也会从阻塞队列中取出它所需要的内容并进行处理。因为阻塞队列是线程安全的，所以生产者和消费者都可以是多线程的，不会发生线程安全问题。

既然队列本身是线程安全的，队列可以安全地从一个线程向另外一个线程传递数据，所以生产者/消费者直接使用线程安全的队列就可以，而不需要自己去考虑更多的线程安全问题。这也就意味着，考虑锁等线程安全问题的重任从“你”转移到了“队列”上，降低了开发的难度和工作量。

同时，队列还能起到一个隔离的作用。

比如说开发一个银行转账的程序，那么生产者线程不需要关心具体的转账逻辑，只需要把转账任务，如账户和金额等信息放到队列中就可以，而不需要去关心银行这个类如何实现具体的转账业务。而作为银行这个类来讲，它会去从队列里取出来将要执行的具体的任务，再去通过自己的各种方法来完成本次转账。

这样就实现了具体任务与执行任务类之间的解耦，任务被放在了阻塞队列中，而负责放任务的线程是无法直接访问到银行具体实现转账操作的对象的，实现了隔离，提高了安全性。

6、阻塞队列的功能

阻塞队列区别于其他类型的队列的最主要的特点就是“阻塞”这两个字，

所以下面重点介绍阻塞功能：阻塞功能使得生产者和消费者两端的能力得以平衡，当有任何一端速度过快时，阻塞队列便会把过快的速度给降下来。

7、阻塞队列的核心方法

方法类型	抛出异常	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	element	peek	不可用	不可用

抛异常的方法就是在插入满了之后，会报一个异常，remove一样，element是检查队头的元素或者是否为空。
特殊值的方法是在插入满之后返回值变成了false而不是一个异常，取出失败的时候返回null。
阻塞方法是在插入满之后把这个方法阻塞，一直等待队列空出来一个之后再进行加入，会出现一直等待，也可能出现饥饿现象。
超时方法的话，当阻塞队列满时，队列会阻塞生产者线程一定时间，超过限时后生产者线程会退出。

实现阻塞最重要的两个方法是 take 方法和 put 方法。

7.1 take 方法

take 方法的功能是获取并移除队列的头结点，通常在队列里有数据的时候是可以正常移除的。

可是一旦执行 take 方法的时候，队列里无数据，则阻塞，直到队列里有数据。

一旦队列里有数据了，就会立刻解除阻塞状态，并且取到数据。

过程如图所示：

7.2 put 方法

put 方法插入元素时，如果队列没有满，那就和普通的插入一样是正常的插入，但是如果队列已满，那么就无法继续插入，则阻塞，直到队列里有了空闲空间。

如果后续队列有了空闲空间，比如消费者消费了一个元素，那么此时队列就会解除阻塞状态，并把需要添加的数据添加到队列中。

put 过程如图所示：

以上过程中的阻塞和解除阻塞，都是 BlockingQueue 完成的，不需要我们自己处理。

7.3 是否有界（容量有多大）

此外，阻塞队列还有一个非常重要的属性，那就是容量的大小，分为有界和无界两种。

有的阻塞队列是无界的，无界队列意味着里面可以容纳非常多的元素，例如 LinkedBlockingQueue 的上限是 Integer.MAX_VALUE，约为 2 的 31 次方，是非常大的一个数，可以近似认为是无限容量，因为几乎无法把这个容量装满。
但是有的阻塞队列是有界的，例如 ArrayBlockingQueue 如果容量满了，也不会扩容，所以一旦满了就无法再往里放数据了。