1.BlockingQueue介紹

1.1.引言：

阻塞雖然是不好的，但是我們有時候不得不阻塞，比如說一家餐廳人滿了，店主當然不希望即將過來的這些客人全部都走，而是希望它們留下來繼續排隊等候，對于阻塞的內容，執行緒和資源的調度管理能力，這樣就出了一個介面，就叫阻塞佇列，在不得不阻塞，必須要阻塞的時候，如何管理好被阻塞的資源和執行緒，這就是阻塞佇列，

佇列的特性：先進先出，插入元素在隊尾，洗掉元素在隊頭，

1.2.阻塞佇列介紹：

阻塞：必須要阻塞/不得不阻塞
阻塞佇列是一個佇列，在資料結構中中起的作用如下圖：

執行緒1往阻塞佇列里添加元素，執行緒2從阻塞佇列里移除元素，
阻塞佇列，我們可以簡單的理解為海底撈火鍋店的候客區，如圖綠框框就是我們的阻塞佇列，即我們所理解的海底撈火鍋店的候客區，里面等著的就是一桌一桌的食客，如果候客區也滿了，還加不加人？
當佇列是空的，從佇列中獲取元素的操作將會被阻塞，
當佇列是滿的，從佇列中添加元素的操作將會被阻塞，
試圖從空的佇列中獲取元素的執行緒將會被阻塞，直到其他執行緒往空的佇列插入新的元素，
對于上面阻塞的問題，我們又可以舉一個例子，假如說Thread1是做蛋糕的師傅，Thread2是買蛋糕的顧客，而BlockingQueue是食品柜，當顧客來了，發現食品柜是空的，想消費蛋糕的操作將會被阻塞，如果蛋糕買的人少了，食品柜中的蛋糕滿了，此時生產蛋糕的操作將會被阻塞，

**試圖從空的佇列中獲取元素的執行緒將會被阻塞，直到其他執行緒往空的佇列插入新的元素，**簡單的說，就是空的時候不能消費，滿的時候不能增加，
試圖向已滿的佇列中添加新元素的執行緒將會被阻塞，直到其它執行緒從佇列中移除一個或多個元素或者完全清空，使佇列變得空閑起來并后續新增，

1.3.阻塞佇列的用處：

在多執行緒領域：所謂阻塞，在某些情況下會掛起執行緒（即阻塞），一旦條件滿足，被掛起的執行緒又會自動被喚起，
wait就是一種阻塞，notify是一種喚醒，await是一種阻塞， signal是喚醒，

為什么需要 BlockingQueue？
好處是我們不需要關心什么時候需要阻塞執行緒，什么時候需要喚醒執行緒，因為這一切BlockingQueue 都給你一手包辦了，在 concurrent 包發布以前，在多執行緒環境下，我們每個程式員都必須自己去控制這些細節，尤其還要兼顧效率和執行緒安全，而這會給我們的程式帶來不小的復雜度，
也就是不用手寫wait和notify了，只要柜子里蛋糕滿了，生產執行緒就會阻塞，只要柜子里沒有蛋糕了，消費執行緒就會被阻塞，

1.4.介面架構圖

BlockingQueue所有已知實作類：
ArrayBlockingQueue ， DelayQueue ， LinkedBlockingDeque ， LinkedBlockingQueue ， LinkedTransferQueue ， PriorityBlockingQueue ， SynchronousQueue

在我們以前學習集合的程序中，Collection介面有兩個常用的介面List介面和Set介面，現在又有了阻塞佇列介面BlockingQueue

ArrayBlockingQueue：由陣列結構組成的有界阻塞佇列
LinkedBlockingQueue:由鏈表結構組成的有界（但大小默認值為integer.MAX_VALUE)阻塞佇列
PriorityBlockingQueue：支持優先級排序的無界阻塞佇列
DelayQueue：使用優先級佇列實作的延遲無界阻塞佇列
SynchronousQueue：不存盤元素的阻塞佇列，也即單個元素的佇列
LinkedTransferQueue：由鏈表結構組成的無界阻塞佇列
LinkedBlockingDeque：由鏈表結構組成的雙向阻塞佇列

2.BlockingQueue核心方法

核心方法如下：

共同點：插入成功或者洗掉成功都回傳true（除了put和take）,區別在于處理例外情況

（1）拋出例外的方法
當阻塞佇列滿時，再往佇列里add元素會拋出IllegalStateException：Queue full；
當阻塞佇列空時，再從佇列里remove移除元素會拋NoSuchElementException，

（2）回傳特殊值（boolean值）的方法
插入成功，回傳true；插入失敗，回傳false；
洗掉成功回傳出佇列元素；洗掉失敗回傳null；

（3）阻塞的方法（添加無回傳值）
當阻塞佇列滿時，生產者執行緒繼續往佇列里put元素，佇列會一直阻塞生產執行緒直到put資料or回應中斷退出，
當阻塞佇列空時，消費者執行緒試圖take佇列里的元素，佇列會一直阻塞消費者執行緒直到佇列有可用元素，

（4）超時的方法
當向阻塞佇列offer元素時候，時間超過了設定的值，就會出現超時中斷；
當向阻塞佇列poll元素時候，時間超過了設定的值，就會出現超時中斷，

3.BlockingQueue案例測驗

3.1.拋出例外的方法代碼驗證：

• add方法拋出例外

	public static void main(String[] args) {
		//ArrayBlockingQueue是由陣列結構組成的有界阻塞佇列，所以要加引數
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		System.out.println(blockingQueue.add("a"));
		System.out.println(blockingQueue.add("b"));
		System.out.println(blockingQueue.add("c"));
		
//		System.out.println(blockingQueue.add("d"));
	}

public static void main(String[] args) {
		//ArrayBlockingQueue是由陣列結構組成的有界阻塞佇列，所以要加引數
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		System.out.println(blockingQueue.add("a"));
		System.out.println(blockingQueue.add("b"));
		System.out.println(blockingQueue.add("c"));	
		System.out.println(blockingQueue.add("d"));
	}

當阻塞佇列滿時，再往佇列里add元素會拋出IllegalStateException：Queue full；

• remove方法拋出例外

public static void main(String[] args) {
		//ArrayBlockingQueue是由陣列結構組成的有界阻塞佇列，所以要加引數
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		System.out.println(blockingQueue.add("a"));
		System.out.println(blockingQueue.add("b"));
		System.out.println(blockingQueue.add("c"));	
		//remove會回傳被移除的物件
		System.out.println(blockingQueue.remove());
		System.out.println(blockingQueue.remove());
		System.out.println(blockingQueue.remove());
		System.out.println(blockingQueue.remove());
}

當阻塞佇列空時，再從佇列里remove移除元素會拋NoSuchElementException，

• element檢查方法：（底層呼叫了 peek()方法）

public static void main(String[] args) {
		//ArrayBlockingQueue是由陣列結構組成的有界阻塞佇列，所以要加引數
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		System.out.println(blockingQueue.add("a"));
		System.out.println(blockingQueue.add("a"));
		//element就是查看一下隊首元素的值
		System.out.println(blockingQueue.element());
	}

3.2.回傳特殊值的方法（boolean值回傳）

• 阻塞佇列offer方法的使用

public static void main(String[] args) {
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
		System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
		System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
		System.out.println(blockingQueue.offer("d"));
}

插入成功，回傳true；插入失敗，回傳false；

• 阻塞佇列poll方法的使用

public static void main(String[] args) {
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
		System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
		System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
		System.out.println(blockingQueue.poll());
		System.out.println(blockingQueue.poll());
		System.out.println(blockingQueue.poll());
		System.out.println(blockingQueue.poll());
}

洗掉成功回傳出佇列元素；洗掉失敗回傳null；

3.3.阻塞佇列的方法

• 阻塞佇列put方法使用

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		blockingQueue.put("a");
		blockingQueue.put("a");
		blockingQueue.put("a");
		blockingQueue.put("a");
	}

沒有報錯，當阻塞佇列滿時，生產者執行緒繼續往佇列里put元素，佇列會一直阻塞生產執行緒直到put資料or回應中斷退出，，即騰出空位置為止，能塞進去，與semaphore爭車位類似

• 阻塞佇列take方法使用

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		blockingQueue.put("a");
		blockingQueue.put("a");
		blockingQueue.put("a");
		System.out.println(blockingQueue.take());
		System.out.println(blockingQueue.take());
		System.out.println(blockingQueue.take());
		System.out.println(blockingQueue.take());
	}

當阻塞佇列空時，消費者執行緒試圖take佇列里的元素，佇列會一直阻塞消費者執行緒直到佇列有可用元素，

3.4.超時中斷的方法

• 阻塞佇列offer超時中斷演示

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L,TimeUnit.SECONDS));
	}

程式執行結果如下：當往阻塞佇列添加第六個元素的時候，佇列添加不進去，3秒后會超時中斷，

當向阻塞佇列offer元素時候，時間超過了設定的值，就會出現超時中斷；

• 阻塞佇列poll超時中斷演示

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		BlockingQueue<String> blockingQueue=new ArrayBlockingQueue<>(3);
		System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.poll(3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.poll(3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.poll(3L,TimeUnit.SECONDS));
		System.out.println(blockingQueue.poll(3L,TimeUnit.SECONDS));
	}

當向阻塞佇列poll元素時候，時間超過了設定的值，就會出現超時中斷，