java阻塞隊列數據操作詳解

阻塞隊列

隊列是一種只允許在標的前端進行刪除操作，而在表的藕斷進行插入操作的線性表。阻塞隊列和一班隊列的不同之處在於阻塞隊列是阻塞的，這裏的阻塞指的是操作隊列的線程的一種狀態。在阻塞隊列中，線程阻塞有如下兩種情況。

消費者阻塞

在隊列爲空時，消費者端的線程都會被自動阻塞（掛起），直到有數據放入隊列，消費者線程會被自動喚醒並消費數據。

生產者阻塞

在隊列已滿且沒有可用空間時，生產者端的線程都會被自動阻塞（掛起），直到隊列中有空的位置騰出，線程會被自動喚醒並生產數據。
阻塞隊列的主要操作
阻塞隊列的主要操作 有插入操作和移除操作。插入操作有add（e），offer（e），put（e），offer(e,time,unit),移除操作有remove（），pull()

插入操作

1. public abstract boolean add(E paramE): 將指定的元素插入隊列中，在成功時返回true，如果當前沒有可用的空間，則拋出IlegalStateException。如果元素師null，則拋出NullPointException異常。JDK源碼的實現如下：

   		public boolean add(E e){
   		
   		//添加一個數據，如果成功，則返回true
   		if(offer(e))
   		return true;
   		//如果失敗返回異常
   		else
   		throw new IllegalStateException("Queue full");
   		}
   			
   

2. public abstract boolean offer(E paramE): 將指定的元素插入隊列中，在成功時返回true，如果當前沒有可用的空間，則返回false。JDK源碼的實現如下:

   				public boolean offer(E e){
   				checkNotNull(e);
   				final ReentranLock lock = this.lock;
   				lock.lock();//獲取鎖try
   				try{
   				if(count == items.length)
   				//如果隊列滿了，則返回false
   				return false;
   				else{
   				enqueue（e）;//如果隊列有空間，則將元素加入隊列中
   				return true;
   						}
   					}finally{
   					lock.unlock();
   					}
   				}
   

3. offer(E o,long timeout, TimeUnit unit):將指定的元素插入隊列中，可以設定等待的時間，如果在設定的等待時間內仍不能像隊列中加入元素，則返回false。

4. public abstract void put（E paramE）throws InterruptedException：將指定的元素插入隊列中，如果對烈烈已經滿了，則阻塞，等待可用的隊列空間的釋放，直到有可用的隊列空間釋放且插入成功爲止，JDK源碼的實現如下

   		 public void put(E e)throws InterruptedException {
   		 		
   				checkNotNull(e);
   						
   				final ReentrantLock lock =this.lock;
   				
   				lock.lockInterruptibly();
   				
   				try{
   				
   				while(count == items.length)//阻塞等待可用空間的釋放
   				
   				notFull.await();
   				
   				enqueue(e);//將元素加入隊列中
   				
   				}finally{
   				
   				lock.lock();
   				
   				}
   			}
   		
   

獲取數據操作

1. poll();取走隊列隊首的對象，如果取不到數據，則返回null。JDK源碼的實現如下:

   		public E poll(){
   			
   			final ReenTranLock lock= this.lock;
   			
   			lock.lock();
   		
   			try{
   			//如果獲取不到數據count == 0 ,則返回null 
   			return (count ==0 )? null : dequeue();
   			
   			}finally{
   			
   			lock.unlock();//釋放鎖
   			
   			}
   		
   		}
   

2. poll（long timeout， TimeUnit unit）：取走隊列隊首的對象，如果在指定的時間內隊列有數據可取，則返回隊列中的數據，否則等待一定時間，在等待超時並且沒有數據可取時，返回null。
3. take（）：取走隊列隊首的對象，入股哦隊列爲空，則進入阻塞狀態等待，直到隊列有心的數據被加入，在集市去除新加入的數據，JDK源碼的實現如下：

   		public E take() throws InterruptedException{
   			final ReentrantLock lock = this.lock;
   			lock.lockInterruptibly();//獲取獨佔鎖
   			try{
   			//如果隊列爲空，則進入阻塞狀態，直到能取到數據爲止
   			while（count==0）{
   			notEmpty.await();
   			return dequeue();//取出元素}
   				finally{
   			lock.lock();
   					}
   				}
   			}
   		}
   

4. drainTo（Collection collection）： 一次性從隊列中批量獲取所有可用的數據對象，同事可以指定獲取數據的個數，通過該方法可以提升獲取數據的效率，避免多次頻繁操作引起的隊列鎖定。JDK源碼的實現如下：

   		public int drainTo(Collection<? super E> c,int maxElemenets){
   			checkNotNull(c);
   			if(c == this)
   				throw new IllegalArgumentException();
   			if(maxElemenet <= 0)
   			 return 0;
   			 final Object[] items = this.items;
   			 final ReentrantLock lock = this.lock;
   			// 獲取鎖操作lock.loc看（）；
   			try{
   				int n =Math.min(maxElemnent, count)//獲取隊列中指定個數的元素
   				int take = takeIndex；
   				int i = 0；
   			try{
   			while(i < n){
   					@SuppressWarnings("unchecked")
   				 	E x = (E) items[take];
   		 			c.add(x);
   					 items[take]=null;
   					 if (++take == items.length)
   			 			take =0;
   					 i++;		
   				}
   			return n;
   			
   			}finally{
   			//Restore inveriants even if c.add() threw// 如果在drainTo過程中有新的數據加入，則處理該數據
   			if（i>0）{
   			count -=i;
   			takeIndex = take;
   			if( itrs !=null){
   			if(count ==0)
   				itrs.queueIsEmpty();
   				else if( i > take)
   				itrs.takeIndexWrapped();
   				
   				}
   				for(;i>0&& lock.hasWaiters(notFull);i--)
   					notFull.signal();//喚醒等待的生產者線程
   				}
   			}
   		}finally{
   				lock.unlock(）;//釋放鎖
   				}
   		}