阻塞隊列
阻塞隊列
隊列
隊列是一種特殊的線性表，特殊之處在於它只允許在表的前端（front）進行刪除操作，而在表的後端（rear）進行插入操作，和棧一樣，隊列是一種操作受限制的線性表。進行插入操作的端稱爲隊尾，進行刪除操作的端稱爲隊頭。
在隊列中插入一個隊列元素稱爲入隊，從隊列中刪除一個隊列元素稱爲出隊。因爲隊列只允許在一端插入，在另一端刪除，所以只有最早進入隊列的元素才能最先從隊列中刪除，故隊列又稱爲先進先出（FIFO—first in first out）線性表。
什麼是阻塞隊列
1）支持阻塞的插入方法：意思是當隊列滿時，隊列會阻塞插入元素的線程，直到隊列不滿。
2）支持阻塞的移除方法：意思是在隊列爲空時，獲取元素的線程會等待隊列變爲非空。
在併發編程中使用生產者和消費者模式能夠解決絕大多數併發問題。該模式通過平衡生產線程和消費線程的工作能力來提高程序整體處理數據的速度。
在線程世界裏，生產者就是生產數據的線程，消費者就是消費數據的線程。在多線程開發中，如果生產者處理速度很快，而消費者處理速度很慢，那麼生產者就必須等待消費者處理完，才能繼續生產數據。同樣的道理，如果消費者的處理能力大於生產者，那麼消費者就必須等待生產者。
爲了解決這種生產消費能力不均衡的問題，便有了生產者和消費者模式。生產者和消費者模式是通過一個容器來解決生產者和消費者的強耦合問題。生產者和消費者彼此之間不直接通信，而是通過阻塞隊列來進行通信，所以生產者生產完數據之後不用等待消費者處理，直接扔給阻塞隊列，消費者不找生產者要數據，而是直接從阻塞隊列裏取，阻塞隊列就相當於一個緩衝區，平衡了生產者和消費者的處理能力。
阻塞隊列常用於生產者和消費者的場景，生產者是向隊列裏添加元素的線程，消費者是從隊列裏取元素的線程。阻塞隊列就是生產者用來存放元素、消費者用來獲取元素的容器。
·拋出異常：當隊列滿時，如果再往隊列裏插入元素，會拋出IllegalStateException（"Queuefull"）異常。當隊列空時，從隊列裏獲取元素會拋出NoSuchElementException異常。
·返回特殊值：當往隊列插入元素時，會返回元素是否插入成功，成功返回true。如果是移除方法，則是從隊列裏取出一個元素，如果沒有則返回null。
·一直阻塞：當阻塞隊列滿時，如果生產者線程往隊列裏put元素，隊列會一直阻塞生產者線程，直到隊列可用或者響應中斷退出。當隊列空時，如果消費者線程從隊列裏take元素，隊列會阻塞住消費者線程，直到隊列不爲空。
·超時退出：當阻塞隊列滿時，如果生產者線程往隊列裏插入元素，隊列會阻塞生產者線程一段時間，如果超過了指定的時間，生產者線程就會退出。
常用阻塞隊列
·ArrayBlockingQueue：一個由數組結構組成的有界阻塞隊列。
·LinkedBlockingQueue：一個由鏈表結構組成的有界阻塞隊列。
·PriorityBlockingQueue：一個支持優先級排序的無界阻塞隊列。
·DelayQueue：一個使用優先級隊列實現的無界阻塞隊列。
·SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。
·LinkedTransferQueue：一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列。
·LinkedBlockingDeque：一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。
以上的阻塞隊列都實現了BlockingQueue接口，也都是線程安全的。
有界無界？
有限隊列就是長度有限，滿了以後生產者會阻塞，無界隊列就是裏面能放無數的東西而不會因爲隊列長度限制被阻塞，當然空間限制來源於系統資源的限制，如果處理不及時，導致隊列越來越大越來越大，超出一定的限制致使內存超限，操作系統或者JVM幫你解決煩惱，直接把你 OOM kill 省事了。
無界也會阻塞，爲何？因爲阻塞不僅僅體現在生產者放入元素時會阻塞，消費者拿取元素時，如果沒有元素，同樣也會阻塞。
ArrayBlockingQueue
是一個用數組實現的有界阻塞隊列。此隊列按照先進先出（FIFO）的原則對元素進行排序。默認情況下不保證線程公平的訪問隊列，所謂公平訪問隊列是
指阻塞的線程，可以按照阻塞的先後順序訪問隊列，即先阻塞線程先訪問隊列。非公平性是對先等待的線程是非公平的，當隊列可用時，阻塞的線程都可以爭奪訪問隊列的資格，有可能先阻塞的線程最後才訪問隊列。初始化時有參數可以設置
LinkedBlockingQueue
是一個用鏈表實現的有界阻塞隊列。此隊列的默認和最大長度爲Integer.MAX_VALUE。此隊列按照先進先出的原則對元素進行排序。
Array實現和Linked實現的區別
1. 隊列中鎖的實現不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中的鎖是沒有分離的，即生產和消費用的是同一個鎖；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中的鎖是分離的，即生產用的是putLock，消費是takeLock
2. 在生產或消費時操作不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中在生產和消費的時候，是直接將枚舉對象插入或移除的；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中在生產和消費的時候，需要把枚舉對象轉換爲Node<E>進行插入或移除，會影響性能
3. 隊列大小初始化方式不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中必須指定隊列的大小；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中可以不指定隊列的大小，但是默認是Integer.MAX_VALUE
PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是一個支持優先級的無界阻塞隊列。默認情況下元素採取自然順序升序排列。也可以自定義類實現compareTo()方法來指定元素排序規則，或者初始化PriorityBlockingQueue時，指定構造參數Comparator來對元素進行排序。需要注意的是不能保證同優先級元素的順序。
DelayQueue
是一個支持延時獲取元素的無界阻塞隊列。隊列使用PriorityQueue來實現。隊列中的元素必須實現Delayed接口，在創建元素時可以指定多久才能從隊列中獲取當前元素。只有在延遲期滿時才能從隊列中提取元素。
DelayQueue非常有用，可以將DelayQueue運用在以下應用場景。
緩存系統的設計：可以用DelayQueue保存緩存元素的有效期，使用一個線程循環查詢DelayQueue，一旦能從DelayQueue中獲取元素時，表示緩存有效期到了。
Array實現和Linked實現的區別
1. 隊列中鎖的實現不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中的鎖是沒有分離的，即生產和消費用的是同一個鎖；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中的鎖是分離的，即生產用的是putLock，消費是takeLock
2. 在生產或消費時操作不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中在生產和消費的時候，是直接將枚舉對象插入或移除的；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中在生產和消費的時候，需要把枚舉對象轉換爲Node<E>進行插入或移除，會影響性能
3. 隊列大小初始化方式不同
ArrayBlockingQueue實現的隊列中必須指定隊列的大小；
LinkedBlockingQueue實現的隊列中可以不指定隊列的大小，但是默認是Integer.MAX_VALUE
PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是一個支持優先級的無界阻塞隊列。默認情況下元素採取自然順序升序排列。也可以自定義類實現compareTo()方法來指定元素排序規則，或者初始化PriorityBlockingQueue時，指定構造參數Comparator來對元素進行排序。需要注意的是不能保證同優先級元素的順序。
DelayQueue
是一個支持延時獲取元素的無界阻塞隊列。隊列使用PriorityQueue來實現。隊列中的元素必須實現Delayed接口，在創建元素時可以指定多久才能從隊列中獲取當前元素。只有在延遲期滿時才能從隊列中提取元素。
DelayQueue非常有用，可以將DelayQueue運用在以下應用場景。
緩存系統的設計：可以用DelayQueue保存緩存元素的有效期，使用一個線程循環查詢DelayQueue，一旦能從DelayQueue中獲取元素時，表示緩存有效期到了。
LinkedTransferQueue
多了tryTransfer和transfer方法，
（1）transfer方法
如果當前有消費者正在等待接收元素（消費者使用take()方法或帶時間限制的poll()方法時），transfer方法可以把生產者傳入的元素立刻transfer（傳輸）給消費者。如果沒有消費者在等待接收元素，transfer方法會將元素存放在隊列的tail節點，並等到該元素被消費者消費了才返回。
（2）tryTransfer方法
tryTransfer方法是用來試探生產者傳入的元素是否能直接傳給消費者。如果沒有消費者等待接收元素，則返回false。和transfer方法的區別是tryTransfer方法無論消費者是否接收，方法立即返回，而transfer方法是必須等到消費者消費了才返回。
LinkedBlockingDeque
LinkedBlockingDeque是一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。所謂雙向隊列指的是可以從隊列的兩端插入和移出元素。雙向隊列因爲多了一個操作隊列的入口，在多線程同時入隊時，也就減少了一半的競爭。
多了addFirst、addLast、offerFirst、offerLast、peekFirst和peekLast等方法，以First單詞結尾的方法，表示插入、獲取（peek）或移除雙端隊列的第一個元素。以Last單詞結尾的方法，表示插入、獲取或移除雙端隊列的最後一個元素。另外，插入方法add等同於addLast，移除方法remove等效於removeFirst。但是take方法卻等同於takeFirst，不知道是不是JDK的bug，使用時還是用帶有First和Last後綴的方法更清楚。在初始化LinkedBlockingDeque時可以設置容量防止其過度膨脹。另外，雙向阻塞隊列可以運用在“工作竊取”模式中。