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BlockingQueue在java中的使用

冷漠man

冷漠man

发布时间:2025-12-08 07:57:09

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来源于php中文网

原创

BlockingQueue是Java并发包中专为生产者-消费者设计的线程安全阻塞队列,满时生产者阻塞、空时消费者阻塞;常用实现包括ArrayBlockingQueue(有界数组)、LinkedBlockingQueue(链表,高吞吐)、PriorityBlockingQueue(优先级)和SynchronousQueue(不存储,手递手传递)。

blockingqueue在java中的使用

BlockingQueue 是 Java 并发包(java.util.concurrent)中一个关键的线程安全队列接口,专为**生产者-消费者场景**设计。它的核心特点是:当队列满时,生产者线程会阻塞等待空间;当队列空时,消费者线程会阻塞等待元素。不用手动加锁或调用 wait/notify,就能安全高效地实现线程间协作。

常用实现类及适用场景

Java 提供了多个 BlockingQueue 的实现,选对实现很重要:

  • ArrayBlockingQueue:基于数组、有界队列,创建时必须指定容量。适合对内存使用有明确限制、且希望避免无节制增长的场景。
  • LinkedBlockingQueue:基于链表,默认无界(实际容量为 Integer.MAX_VALUE),也可指定容量。吞吐量通常高于 ArrayBlockingQueue,适合高并发、元素数量波动大的情况。
  • PriorityBlockingQueue:支持优先级排序的无界队列,元素需实现 Comparable 或传入 Comparator。注意:它不保证完全按优先级“即时”消费,但出队总遵循优先级顺序。
  • SynchronousQueue:不存储元素的特殊队列。每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作,反之亦然。本质是“手递手”传递,常用于工作窃取、线程池的直接交接(如 Executors.newCachedThreadPool() 内部使用)。

核心方法:阻塞 vs 超时 vs 抛异常

BlockingQueue 定义了三套行为不同的方法,对应不同容错需求:

  • 阻塞式put(E e)(满则阻塞)、take()(空则阻塞)——最常用,逻辑简洁,适合不希望丢数据、能接受等待的场景。
  • 超时式offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)poll(long timeout, TimeUnit unit)——指定时间内尝试操作,超时返回 falsenull。适合需要控制等待上限、避免无限挂起的系统(如实时性要求高的服务)。
  • 抛异常式add(E e)remove()element()——队列满或空时直接抛 IllegalStateExceptionNoSuchElementException。一般不推荐在多线程中直接使用,因无法应对并发下的状态瞬变。

典型生产者-消费者代码结构

LinkedBlockingQueue 实现一个简单但完整的例子:

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定义队列:
  BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue(1000);

生产者(模拟生成任务):
  new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i       try {
        queue.put("task-" + i);
        System.out.println("Produced: task-" + i);
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
      }
    }
  }).start();

消费者(模拟处理任务):
  new Thread(() -> {
    while (true) {
      try {
        String task = queue.take(); // 空则阻塞
        System.out.println("Consumed: " + task);
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200); // 模拟处理耗时
      } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
        break;
      }
    }
  }).start();

使用注意事项

几个容易踩坑的点:

  • 所有操作天然线程安全,但遍历(如 iterator())不保证强一致性——可能看到部分更新或重复元素,仅适合调试,不要依赖其结果做业务判断。
  • 队列为空时 take() 会一直阻塞,如果消费者线程需优雅退出,建议配合 poll(timeout, unit) + 循环条件,或用中断机制响应 shutdown。
  • SynchronousQueue 容量为 0,size() 永远返回 0,不能用它判断是否有待处理任务。
  • 如果元素本身不是线程安全的(比如自定义对象含可变字段),BlockingQueue 只保证“引用”的存取安全,对象内部状态仍需自行同步。

基本上就这些。BlockingQueue 把复杂的线程协调封装得非常干净,用好它,比手写 wait/notify 稳定得多,也比自己加锁更不容易出错。

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