Java并发编程中BlockingDeque使用方法

BlockingDeque是Java中支持双端阻塞操作的线程安全队列，结合Deque与BlockingQueue特性，允许在队列两端进行插入、删除和检查操作，且具备阻塞能力。其主要实现类为LinkedBlockingDeque，支持容量限制，适用于多生产者多消费者的并发场景。它提供四类方法：插入（add/offer/put）、移除（remove/poll/take）、检查（get/peek），分别对应抛异常、返回值、阻塞和超时策略。例如，putLast()阻塞直至有空间，takeFirst()阻塞直至有元素，适合生产者-消费者模型。还可通过从尾部消费实现“后进先出”逻辑，用于优先处理最新任务或任务回滚。使用时应设置合理容量，避免内存溢出。BlockingDeque提升了并发编程灵活性，是传统阻塞队列的有效扩展。

BlockingDeque 是 Java 并发包 java.util.concurrent 中的一个双端阻塞队列接口，适用于多线程环境下从队列的两端进行插入和移除操作。它结合了 Deque 和 BlockingQueue 的特性，支持在队列头或尾进行阻塞式插入和删除，非常适合生产者-消费者模型中需要灵活数据存取的场景。

BlockingDeque 基本特性

双端操作：可以在队列头部和尾部同时进行元素的插入和取出。

阻塞能力：当队列满时，插入操作会阻塞；当队列空时，取出操作会阻塞，直到有空间或元素可用。

线程安全：所有操作都是线程安全的，适合多线程并发访问。

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实现类：常用实现是 LinkedBlockingDeque，它是基于链表结构的可选容量限制的双端阻塞队列。

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主要方法分类与使用

BlockingDeque 提供了四组处理插入、移除和检查的方法，根据行为不同分为抛异常、返回特殊值、阻塞、超时等待四种类型。

• addFirst(e) / addLast(e)：在队首/队尾插入元素，队列满时抛出 IllegalStateException
• offerFirst(e) / offerLast(e)：成功返回 true，失败返回 false
• putFirst(e) / putLast(e)：阻塞直到有空间可用（常用于生产者线程）
• offerFirst(e, timeout, unit) / offerLast(e, timeout, unit)：最多等待指定时间，超时返回 false

• removeFirst() / removeLast()：获取并移除元素，队列为空时抛出 NoSuchElementException
• pollFirst() / pollLast()：为空时返回 null
• takeFirst() / takeLast()：阻塞直到有元素可用（常用于消费者线程）
• pollFirst(timeout, unit) / pollLast(timeout, unit)：最多等待指定时间，超时返回 null

• getFirst() / getLast()：获取但不移除元素，为空时抛异常
• peekFirst() / peekLast()：为空时返回 null

实际使用示例

以下是一个使用 LinkedBlockingDeque 实现生产者-消费者模式的简单例子：

// 创建一个容量为5的双端阻塞队列
BlockingDeque deque = new LinkedBlockingDeque<>(5);

// 生产者线程：向队尾添加元素
new Thread(() -> {
    try {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            String item = "item-" + i;
            deque.putLast(item);
            System.out.println("生产：" + item);
            Thread.sleep(500);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();

// 消费者线程：从队首取出元素
new Thread(() -> {
    try {
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            String item = deque.takeFirst();
            System.out.println("消费：" + item);
            Thread.sleep(800);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();

你也可以让消费者从队尾消费，实现“后进先出”的处理逻辑，比如实现任务回滚或优先处理最新任务。

适用场景建议

BlockingDeque 特别适合以下情况：

• 多个生产者和多个消费者线程同时工作
• 需要支持“逆序消费”或“优先处理最新任务”的业务逻辑
• 任务可以从前或后进入，并按策略选择取出方式
• 希望避免手动加锁，使用线程安全的队列结构

注意设置合理容量，防止内存溢出。若构造时不指定容量，默认为 Integer.MAX_VALUE，可能引发内存问题。