JUC之阻塞队列解读（BlockingQueue）

Posted 2023-04-05 一个风轻云淡

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JUC之阻塞队列解读（BlockingQueue）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

ArrayBlockingQueue(常用)

LinkedBlockingQueue(常用)

PriorityBlockingQueue

BlockingQueue 简介

Concurrent 包中，BlockingQueue 很好的解决了多线程中，如何高效安全 “传输”数据的问题。通过这些高效并且线程安全的队列类，为我们快速搭建高质量的多线程程序带来极大的便利。本文详细介绍了 BlockingQueue 家庭中的所有成员，包括他们各自的功能以及常见使用场景。

阻塞队列，顾名思义，首先它是一个队列, 通过一个共享的队列，可以使得数据由队列的一端输入，从另外一端输出；

当队列是空的，从队列中获取元素的操作将会被阻塞

当队列是满的，从队列中添加元素的操作将会被阻塞

试图从空的队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他线程往空的队列插入新的元素

试图向已满的队列中添加新元素的线程将会被阻塞，直到其他线程从队列中移除一个或多个元素或者完全清空，使队列变得空闲起来并后续新增

常用的队列主要有以下两种：

• 先进先出（FIFO）：先插入的队列的元素也最先出队列，类似于排队的功能。从某种程度上来说这种队列也体现了一种公平性

• 后进先出（LIFO）：后插入队列的元素最先出队列，这种队列优先处理最近发生的事件(栈)

在多线程领域：所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤起

为什么需要 BlockingQueue 好处是我们不需要关心什么时候需要阻塞线程，什么时候需要唤醒线程，因为这一切 BlockingQueue 都给你一手包办了

在 concurrent 包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。

多线程环境中，通过队列可以很容易实现数据共享，比如经典的“生产者”和 “消费者”模型中，通过队列可以很便利地实现两者之间的数据共享。假设我们有若干生产者线程，另外又有若干个消费者线程。如果生产者线程需要把准备好的数据共享给消费者线程，利用队列的方式来传递数据，就可以很方便地解决他们之间的数据共享问题。但如果生产者和消费者在某个时间段内，万一发生数据处理速度不匹配的情况呢？

理想情况下，如果生产者产出数据的速度大于消费者消费的速度，并且当生产出来的数据累积到一定程度的时候，那么生产者必须暂停等待一下（阻塞生产者线程），以便等待消费者线程把累积的数据处理完毕，反之亦然。

• 当队列中没有数据的情况下，消费者端的所有线程都会被自动阻塞（挂起），直到有数据放入队列

• 当队列中填满数据的情况下，生产者端的所有线程都会被自动阻塞（挂起），直到队列中有空的位置，线程被自动唤醒

BlockingQueue 核心方法

1.放入数据

• offer(anObject):表示如果可能的话,将 anObject 加到 BlockingQueue 里,即如果 BlockingQueue 可以容纳,则返回 true,否则返回 false.（本方法不阻塞当前执行方法的线程）

• offer(E o, long timeout, TimeUnit unit)：可以设定等待的时间，如果在指定的时间内，还不能往队列中加入 BlockingQueue，则返回失败

• put(anObject):把 anObject 加到 BlockingQueue 里,如果 BlockQueue 没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到 BlockingQueue 里面有空间再继续.

2.获取数据

• poll(time): 取走 BlockingQueue 里排在首位的对象,若不能立即取出,则可以等 time 参数规定的时间,取不到时返回 null

• poll(long timeout, TimeUnit unit)：从 BlockingQueue 取出一个队首的对象，如果在指定时间内，队列一旦有数据可取，则立即返回队列中的数据。否则知道时间超时还没有数据可取，返回失败。

• take(): 取走 BlockingQueue 里排在首位的对象,若 BlockingQueue 为空,阻断进入等待状态直到 BlockingQueue 有新的数据被加入;

• drainTo(): 一次性从 BlockingQueue 获取所有可用的数据对象（还可以指定获取数据的个数），通过该方法，可以提升获取数据效率；不需要多次分批加锁或释放锁。

入门代码案例

public class Demo3
    public static void main(String[] args) 
      BlockingQueue<String> blockingDeque=new ArrayBlockingQueue<>(3);
        blockingDeque.add("a");
        blockingDeque.add("a");
        blockingDeque.add("a");
        blockingDeque.add("a");

Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: Queue full

/**
 * 阻塞队列 
 */

public class BlockingQueueDemo 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        

// List list = new ArrayList();
        BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        //第一组
// System.out.println(blockingQueue.add("a")); 

// System.out.println(blockingQueue.add("b")); 

// System.out.println(blockingQueue.add("c")); 

// System.out.println(blockingQueue.element()); 

        //System.out.println(blockingQueue.add("x")); 

// System.out.println(blockingQueue.remove()); 

// System.out.println(blockingQueue.remove()); 

// System.out.println(blockingQueue.remove()); 

// System.out.println(blockingQueue.remove()); 

// 第二组 

// System.out.println(blockingQueue.offer("a")); 

// System.out.println(blockingQueue.offer("b")); 

// System.out.println(blockingQueue.offer("c")); 

// System.out.println(blockingQueue.offer("x")); 

// System.out.println(blockingQueue.poll()); 

// System.out.println(blockingQueue.poll()); 

// System.out.println(blockingQueue.poll()); 

// System.out.println(blockingQueue.poll()); 

// 第三组 
// blockingQueue.put("a"); 

// blockingQueue.put("b"); 

// blockingQueue.put("c"); 

// //blockingQueue.put("x"); 

// System.out.println(blockingQueue.take()); 

// System.out.println(blockingQueue.take()); 

// System.out.println(blockingQueue.take()); 

// System.out.println(blockingQueue.take());

// 第四组
        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L, TimeUnit.SECONDS));

常见的 BlockingQueue

ArrayBlockingQueue(常用)

基于数组的阻塞队列实现，在 ArrayBlockingQueue 内部，维护了一个定长数组，以便缓存队列中的数据对象，这是一个常用的阻塞队列，除了一个定长数组外，ArrayBlockingQueue 内部还保存着两个整形变量，分别标识着队列的头部和尾部在数组中的位置。

ArrayBlockingQueue 在生产者放入数据和消费者获取数据，都是共用同一个锁对象，由此也意味着两者无法真正并行运行，这点尤其不同于 LinkedBlockingQueue；按照实现原理来分析，ArrayBlockingQueue 完全可以采用分离锁，从而实现生产者和消费者操作的完全并行运行。Doug Lea 之所以没这样去做，也许是因为 ArrayBlockingQueue 的数据写入和获取操作已经足够轻巧，以至于引入独立的锁机制，除了给代码带来额外的复杂性外，其在性能上完全占不到任何便宜。 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 间还有一个明显的不同之处在于，前者在插入或删除元素时不会产生或销毁任何额外的对象实例，而后者则会生成一个额外的 Node 对象。这在长时间内需要高效并发地处理大批量数据的系统中，其对于 GC 的影响还是存在一定的区别。而在创建 ArrayBlockingQueue 时，我们还可以控制对象的内部锁是否采用公平锁，默认采用非公平锁。

一句话总结: 由数组结构组成的有界阻塞队列。

LinkedBlockingQueue(常用)

基于链表的阻塞队列，同 ArrayListBlockingQueue 类似，其内部也维持着一个数据缓冲队列（该队列由一个链表构成），当生产者往队列中放入一个数据时，队列会从生产者手中获取数据，并缓存在队列内部，而生产者立即返回；只有当队列缓冲区达到最大值缓存容量时（LinkedBlockingQueue 可以通过构造函数指定该值），才会阻塞生产者队列，直到消费者从队列中消费掉一份数据，生产者线程会被唤醒，反之对于消费者这端的处理也基于同样的原理。而 LinkedBlockingQueue 之所以能够高效的处理并发数据，还因为其对于生产者端和消费者端分别采用了独立的锁来控制数据同步，这也意味着在高并发的情况下生产者和消费者可以并行地操作队列中的数据，以此来提高整个队列的并发性能。

ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 是两个最普通也是最常用的阻塞队列，一般情况下，在处理多线程间的生产者消费者问题，使用这两个类足以。

一句话总结: 由链表结构组成的有界（但大小默认值为 integer.MAX_VALUE）阻塞队列。

PriorityBlockingQueue

基于优先级的阻塞队列（优先级的判断通过构造函数传入的 Compator 对象来决定），但需要注意的是 PriorityBlockingQueue 并不会阻塞数据生产者，而只会在没有可消费的数据时，阻塞数据的消费者。因此使用的时候要特别注意，生产者生产数据的速度绝对不能快于消费者消费数据的速度，否则时间一长，会最终耗尽所有的可用堆内存空间。在实现 PriorityBlockingQueue 时，内部控制线程同步的锁采用的是公平锁。

一句话总结: 支持优先级排序的无界阻塞队列。

SynchronousQueue

一种无缓冲的等待队列，类似于无中介的直接交易，有点像原始社会中的生产者和消费者，生产者拿着产品去集市销售给产品的最终消费者，而消费者必须亲自去集市找到所要商品的直接生产者，如果一方没有找到合适的目标，那么对不起，大家都在集市等待。相对于有缓冲的 BlockingQueue 来说，少了一个中间经销商的环节（缓冲区），如果有经销商，生产者直接把产品批发给经销商，而无需在意经销商最终会将这些产品卖给那些消费者，由于经销商可以库存一部分商品，因此相对于直接交易模式，总体来说采用中间经销商的模式会吞吐量高一些（可以批量买卖）；但另一方面，又因为经销商的引入，使得产品从生产者到消费者中间增加了额外的交易环节，单个产品的及时响应性能可能会降低。

声明一个 SynchronousQueue 有两种不同的方式，它们之间有着不太一样的行为。

公平模式和非公平模式的区别:

• 公平模式：SynchronousQueue 会采用公平锁，并配合一个 FIFO 队列来阻塞多余的生产者和消费者，从而体系整体的公平策略；

• 非公平模式（SynchronousQueue 默认）：SynchronousQueue 采用非公平锁，同时配合一个 LIFO 队列来管理多余的生产者和消费者，而后一种模式，如果生产者和消费者的处理速度有差距，则很容易出现饥渴的情况，即可能有某些生产者或者是消费者的数据永远都得不到处理。 ==一句话总结: 不存储元素的阻塞队列，也即单个元素的队列。

LinkedTransferQueue

LinkedTransferQueue 是一个由链表结构组成的无界阻塞 TransferQueue 队列。相对于其他阻塞队列，LinkedTransferQueue 多了 tryTransfer 和 transfer 方法。 LinkedTransferQueue 采用一种预占模式。意思就是消费者线程取元素时，如果队列不为空，则直接取走数据，若队列为空，那就生成一个节点（节点元素为 null）入队，然后消费者线程被等待在这个节点上，后面生产者线程入队时发现有一个元素为 null 的节点，生产者线程就不入队了，直接就将元素填充到该节点，并唤醒该节点等待的线程，被唤醒的消费者线程取走元素，从调用的方法返回。

一句话总结: 由链表组成的无界阻塞队列。

LinkedBlockingDeque

LinkedBlockingDeque 是一个由链表结构组成的双向阻塞队列，即可以从队列的两端插入和移除元素。对于一些指定的操作，在插入或者获取队列元素时如果队列状态不允许该操作可能会阻塞住该线程直到队列状态变更为允许操作，这里的阻塞一般有两种情况

• 插入元素时: 如果当前队列已满将会进入阻塞状态，一直等到队列有空的位置时再讲该元素插入，该操作可以通过设置超时参数，超时后返回 false 表示操作失败，也可以不设置超时参数一直阻塞，中断后抛出 InterruptedException 异常

• 读取元素时: 如果当前队列为空会阻塞住直到队列不为空然后返回元素，同样可以通过设置超时参数

一句话总结: 由链表组成的双向阻塞队列

小结

1. 在多线程领域：所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤起

2. 为什么需要 BlockingQueue? 在 concurrent 包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。使用后我们不需要关心什么时候需要阻塞线程，什么时候需要唤醒线程，因为这一切 BlockingQueue 都给你一手包办了

JUC - 多线程之阻塞队列BlockingQueue

一、队列

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端 (front) 进行删除操作，而在表的后端 (rear) 进行插入操作。和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表，进行插入操作的端称为队尾,，进行删除操作的端称为对头.

在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出 (FIFO - first in first out) 线性表

二、阻塞队列

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：

在队列为空时，获取元素的线程阻塞等待队列变为非空

当队列满时，存储元素的线程阻塞等待队列可用

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素

BlockingQueue接口继承关系图

BlockingQueue接口实现类

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class BlockQueueTest 
    public static void main(String[] args) 
        BlockingQueue blockingQueue = new SynchronousQueue();

        new Thread(()->
            try 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 1");
                blockingQueue.put("1");

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 2");
                blockingQueue.put("2");

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 3");
                blockingQueue.put("3");
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();
            
        ,"T1").start();


        new Thread(()->
            try 
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" take " + blockingQueue.take());

                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" take " + blockingQueue.take());

                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" take " + blockingQueue.take());
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();
            
        ,"T2").start();

输出

T1 put 1
T2 take 1
T1 put 2
T2 take 2
T1 put 3
T2 take 3

（一）阻塞队列BlockingQueue 四种处理方式

方法/处理方式	抛出异常	返回特殊值	一直阻塞	超时退出
插入方法	add(E)	offer(E)	put(E)	offer(E, long, TimeUnit)
移除方法	remove()	poll()	take()	poll(long, TimeUnit)
检查方法	element()	peek()	不可用	不可用

真正体现了阻塞的两个方法就是 put(E) / take()

抛出异常
当队列满的时候, 如果再向队列中插入元素, 会抛出默认的 IllegalStateException 异常.
当队列为空时候, 如果再从队列中获取元素, 会抛出 NoSuchElementException 异常
返回特殊值
每次对队列执行插入操作, 会返回元素是否插入成功, 成功则返回 true.
如果是获取操作, 则是从队列中获取一个元素, 没有这个元素的话, 返回值为 null.
一直阻塞
当队列满的时候, 如果生产者线程继续向队列中 put 元素, 队列将会一直阻塞生产者线程, 直到队列可用或者响应中断退出.
当队列为 null 的时候, 如果消费者线程从队列中 take 元素, 队列会阻塞住消费者线程, 直到队列不为 null.
超时退出
当阻塞队列满时, 如果生产者线程继续向队列中插入元素, 队列会阻塞生产者线程一段时间, 如果超过了这个指定的时间, 生产者线程就会退出

1、抛出异常

当队列满的时候, 如果再向队列中插入元素, 会抛出默认的 IllegalStateException 异常.
当队列为空时候, 如果再从队列中获取元素, 会抛出 NoSuchElementException 异常

/**
     * 1、抛出异常
     * 当队列满的时候, 如果再向队列中插入元素, 会抛出默认的 IllegalStateException 异常.
     * 当队列为空时候, 如果再从队列中获取元素, 会抛出 NoSuchElementException 异常
     */
    public static void throwException()
        BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);

        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));

        // java.lang.IllegalStateException: Queue full
        //System.out.println(blockingQueue.add("d"));

        // 获取队列首元素
        System.out.println(blockingQueue.element());

        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());

        // java.util.NoSuchElementException
        //System.out.println(blockingQueue.remove());

true
true
true
a
a
b
c

add()方法

public abstract class AbstractQueue<E>
    extends AbstractCollection<E>
    implements Queue<E> 
    public boolean add(E e) 
        if (offer(e))
            return true;
        else
            throw new IllegalStateException("Queue full");

remove()方法

public E remove() 
        E x = poll();
        if (x != null)
            return x;
        else
            throw new NoSuchElementException();

2、返回特殊值

每次对队列执行插入操作, 会返回元素是否插入成功, 成功则返回 true.
如果是获取操作, 则是从队列中获取一个元素, 没有这个元素的话, 返回值为 null

/**
     * 2、返回特殊值
     * 每次对队列执行插入操作, 会返回元素是否插入成功, 成功则返回 true.
     * 如果是获取操作, 则是从队列中获取一个元素, 没有这个元素的话, 返回值为 null
     */
    public static void returnSpecial()
        BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);

        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));

        // 队列满了，返回false；不抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.offer("d"));

        // 获取队列首元素
        System.out.println(blockingQueue.peek());

        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());

        // 队列为空，返回null；不抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.poll());

抛出异常 与 返回特殊值 方法的实现是一样的，只不过对失败的操作的处理不一样

通过 AbstractQueue 的源码可以发现，add(e),remove(),element() 都是分别基于 offer()，poll()，peek() 实现的

public boolean add(E arg0) 
		if (this.offer(arg0)) 
			return true;
		 else 
			throw new IllegalStateException("Queue full");
		
	
 
	public E remove() 
		Object arg0 = this.poll();
		if (arg0 != null) 
			return arg0;
		 else 
			throw new NoSuchElementException();
		
	
 
	public E element() 
		Object arg0 = this.peek();
		if (arg0 != null) 
			return arg0;
		 else 
			throw new NoSuchElementException();

    public boolean offer(E e) 
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try 
            q.offer(e);
            // 如果原来队列为空，重置leader线程，通知available条件
            if (q.peek() == e) 
                leader = null;
                available.signal();
            
            return true;
         finally 
            lock.unlock();
        
    
 
    //因为DelayQueue不限制长度，因此添加元素的时候不会因为队列已满产生阻塞，因此带有超时的offer方法的超时设置是不起作用的
    public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) 
        // 和不带timeout的offer方法一样
        return offer(e);
    


    public E poll() 
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try 
            E first = q.peek();
            if (first == null || first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) > 0)
                return null;
            else
                return q.poll();
         finally 
            lock.unlock();

3、一直阻塞

当队列满的时候, 如果生产者线程继续向队列中 put 元素, 队列将会一直阻塞生产者线程, 直到队列可用或者响应中断退出
当队列为 null 的时候, 如果消费者线程从队列中 take 元素, 队列会阻塞住消费者线程, 直到队列不为 null

/**
     * 3、一直阻塞
     * 当队列满的时候, 如果生产者线程继续向队列中 put 元素, 队列将会一直阻塞生产者线程, 直到队列可用或者响应中断退出.
     * 当队列为 null 的时候, 如果消费者线程从队列中 take 元素, 队列会阻塞住消费者线程, 直到队列不为 null
     */
    public static void alwaysBlock() throws InterruptedException 
        BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);

        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");

        // 程序一直等待
        blockingQueue.put("d");

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());

        // 程序一直等待
        System.out.println(blockingQueue.take());

public void put(E e) throws InterruptedException 
        checkNotNull(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try 
            while (count == items.length)
                notFull.await();
            enqueue(e);
         finally 
            lock.unlock();
        
    

public E take() throws InterruptedException 
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try 
            while (count == 0)
                notEmpty.await();
            return dequeue();
         finally 
            lock.unlock();

4、超时退出

当阻塞队列满时, 如果生产者线程继续向队列中插入元素, 队列会阻塞生产者线程一段时间, 如果超过了这个指定的时间, 生产者线程就会退出

/**
     * 4、超时退出
     * 当阻塞队列满时, 如果生产者线程继续向队列中插入元素, 队列会阻塞生产者线程一段时间
     * 如果超过了这个指定的时间, 生产者线程就会退出
     */
    public static void overTimeQuit() throws InterruptedException 
        BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);

        blockingQueue.offer("a");
        blockingQueue.offer("b");
        blockingQueue.offer("c");

        // 队列满了，超时2S退出
        blockingQueue.offer("d", 2,TimeUnit.SECONDS);

        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());

        // 队列为空，超时2S退出
        System.out.println(blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS));

public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException 

        checkNotNull(e);
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try 
            while (count == items.length) 
                if (nanos <= 0)
                    return false;
                nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
            
            enqueue(e);
            return true;
         finally 
            lock.unlock();
        
    

public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException 
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try 
            while (count == 0) 
                if (nanos <= 0)
                    return null;
                nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
            
            return dequeue();
         finally 
            lock.unlock();

（二）BlockingQueue核心方法

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> 
 
    //将给定元素设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则抛出异常。如果是往限定了长度的队列中设置值，推荐使用offer()方法。
    boolean add(E e);
 
    //将给定的元素设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则返回false. e的值不能为空，否则抛出空指针异常。
    boolean offer(E e);
 
    //将元素设置到队列中，如果队列中没有多余的空间，该方法会一直阻塞，直到队列中有多余的空间。
    void put(E e) throws InterruptedException;
 
    //将给定元素在给定的时间内设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则返回false.
    boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
 
    //从队列中获取值，如果队列中没有值，线程会一直阻塞，直到队列中有值，并且该方法取得了该值。
    E take() throws InterruptedException;
 
    //在给定的时间里，从队列中获取值，如果没有取到会抛出异常。
    E poll(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
 
    //获取队列中剩余的空间。
    int remainingCapacity();
 
    //从队列中移除指定的值。
    boolean remove(Object o);
 
    //判断队列中是否拥有该值。
    public boolean contains(Object o);
 
    //将队列中值，全部移除，并发设置到给定的集合中。
    int drainTo(Collection<? super E> c);
 
    //指定最多数量限制将队列中值，全部移除，并发设置到给定的集合中。
    int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements);

（三）Java中七大阻塞队列

ArrayBlockingQueue ：一个由数组结构组成的有界阻塞队列
LinkedBlockingQueue ：一个由链表结构组成的有界阻塞队列
PriorityBlockingQueue ：一个支持优先级排序的无界阻塞队列
DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列
SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列
LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列
LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列

1、ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是一个用数组实现的有界阻塞队列。此队列按照先进先出（FIFO）的原则对元素进行排序。默认情况下不保证访问者公平的访问队列，所谓公平访问队列是指阻塞的所有生产者线程或消费者线程，当队列可用时，可以按照阻塞的先后顺序访问队列，即先阻塞的生产者线程，可以先往队列里插入元素，先阻塞的消费者线程，可以先从队列里获取元素。通常情况下为了保证公平性会降低吞吐量。我们可以使用以下代码创建一个公平的阻塞队列：

ArrayBlockingQueue fairQueue = new ArrayBlockingQueue(1000,true);

而对于其访问的公平性，是通过ReentrantLock锁来实现的。

2、linkedBlockingQueue

linkedBlockingQueue是一个用链表实现的有界阻塞队列。此队列的默认和最大长度为Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的原则对元素进行排序。

3、PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界队列。默认情况下元素采取自然顺序排列，也可以通过比较器comparator来指定元素的排序规则。元素按照升序排列。

4、DelayQueue

DelayQueue是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列。队列使用PriorityQueue来实现。队列中的元素必须实现Delayed接口，在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。我们可以将DelayQueue运用在以下应用场景：

缓存系统的设计：可以用DelayQueue保存缓存元素的有效期，使用一个线程循环查询DelayQueue，一旦能从DelayQueue中获取元素时，表示缓存有效期到了。

定时任务调度。使用DelayQueue保存当天将会执行的任务和执行时间，一旦从DelayQueue中获取到任务就开始执行，从比如TimerQueue就是使用DelayQueue实现的。

如何实现Delayed接口

我们可以参考ScheduledThreadPoolExecutor里ScheduledFutureTask类。这个类实现了Delayed接口。首先：在对象创建的时候，使用time记录前对象什么时候可以使用，代码如下：

ScheduledFutureTask(Runnable r, V result, long ns, long period)

super(r, result);

this.time = ns;

this.period = period;

this.sequenceNumber = sequencer.getAndIncrement();

然后使用getDelay可以查询当前元素还需要延时多久，代码如下：

public long getDelay(TimeUnit unit)

return unit.convert(time - now(), TimeUnit.NANOSECONDS);

通过构造函数可以看出延迟时间参数ns的单位是纳秒，自己设计的时候最好使用纳秒，因为getDelay时可以指定任意单位，一旦以纳秒作为单位，而延时的时间又精确不到纳秒就麻烦了。使用时请注意当time小于当前时间时，getDelay会返回负数。

最后我们可以使用time的来指定其在队列中的顺序,例如:让延时时间最长的放在队列的末尾。

public int compareTo(Delayed other)

if (other == this)

return 0;

if (other instanceof ScheduledFutureTask)

ScheduledFutureTask x = (ScheduledFutureTask)other;

long diff = time - x.time;

if (diff < 0)

return -1;

else if (diff > 0)

return 1;

else if (sequenceNumber < x.sequenceNumber)

return -1;

else

return 1;

long d = (getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS)-other.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS));

return (d == 0) ? 0 : ((d < 0) ? -1 : 1);

如何实现延时阻塞队列

延时阻塞队列的实现很简单，当消费者从队列里获取元素时，如果元素没有达到延时时间，就阻塞当前线程。

long delay = first.getDelay(TimeUtil.NANOSECONDS);

if(delay<=0)

return q.poll ;//阻塞队列

else if(leader!=null)

//leader表示一个等待从阻塞队列中取消息的线程

available.await(); //让线程进入等待信号

else

//当leader为null，则将当前线程设置为leader

Thread thisThread = Thread.currentThread();

try

leader = thisThread;

//使用awaitNanos()方法让当前线程等待接收信号或等待delay时间

available.awaitNanos(delay);

finally

if(leader==thisThread)

leader=null;

5、SynchronousQueue

SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列。每一个put操作必须等待一个take操作，否则不能继续添加元素。SynchronousQueue可以看成是一个传球手，负责把生产者线程处理的数据直接传递给消费者线程。队列本身并不存储任何元素，非常适合于传递性场景,比如在一个线程中使用的数据，传递给另外一个线程使用，SynchronousQueue的吞吐量高于

linkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。

它支持公平访问队列。默认情况下依然是非公平性的策略机制

6、linkedTransferQueue

linkedTransferQueue是一个由链表结构组成的无界阻塞TransferQueue队列。相对于其他阻塞队列linkedTransferQueue多了tryTransfer和transfer方法。

transfer方法

如果当前有消费者正在等待接收元素（消费者使用take()方法或带时间限制的poll()方法时），transfer方法可以把生产者传入的元素立刻transfer（传输）给消费者。如果没有消费者在等待接收元素，transfer方法会将元素存放在队列的tail节点，并等到该元素被消费者消费了才返回。

tryTransfer方法

是用来试探下生产者传入的元素是否能直接传给消费者。如果没有消费者等待接收元素，则返回false。和transfer方法的区别是tryTransfer方法无论消费者是否接收，方法立即返回。而transfer方法是必须等到消费者消费了才返回。

对于带有时间限制的tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit)方法，则是试图把生产者传入的元素直接传给消费者，但是如果没有消费者消费该元素则等待指定的时间再返回，如果超时还没消费元素，则返回false，如果在超时时间内消费了元素，则返回true。

7、linkedBlockingDeque

linkedBlockingDeque是一个由链表结构组成的双向阻塞队列。所谓双向队列指的你可以从队列的两端插入和移出元素。双端队列因为多了一个操作队列的入口，在多线程同时入队时，也就减少了一半的竞争。相比其他的阻塞队列，linkedBlockingDeque多了addFirst，addLast，offerFirst，offerLast，peekFirst，peekLast等方法，以First单词结尾的方法，表示插入，获取（peek）或移除双端队列的第一个元素。以Last单词结尾的方法，表示插入，获取或移除双端队列的最后一个元素。另外插入方法add等同于addLast，移除方法remove等效于removeFirst。但是take方法却等同于takeFirst，不知道是不是Jdk的bug，使用时还是用带有First和Last后缀的方法更清楚。在初始化linkedBlockingDeque时可以初始化队列的容量，用来防止其再扩容时过渡膨胀。另外双向阻塞队列可以运用在“工作窃取”模式中

以上是关于JUC之阻塞队列解读（BlockingQueue）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

并发阻塞队列BlockingQueue解读

JUC---01阻塞队列(BlockingQueue)

JUC源码分析-集合篇BlockingQueue 阻塞式队列实现原理

通俗易懂的JUC源码剖析-LinkedBlockingQueue

多线程之阻塞队列BlockingQueue详解