多线程学习（八）——线程通信之阻塞队列（BlockingQueue）控制线程通信（生产者、消费者问题）

        java5提供了一个BlockingQueue接口，虽然它也是Queue的子接口，但是它的主要用途不是作为容器，而是作为线程同步工具。BlockingQueue有一个特征：当生产者线程试图向BlockingQueue种放入元素的时候，如果该队列已满，则该线程被阻塞；当消费者线程试图从BlockingQueue种取元素的时候，如果该队列已空，则该线程被阻塞。

        程序的两个线程通过交替向BlockingQueue种放入元素、取出元素，即可以很好地控制线程的通信。BlockingQueue提供了两个方法来支持阻塞线程：

1、put(E e)：尝试把E元素放入BlockingQueue中，如果该队列的元素已满，则阻塞该线程。

2、take()：尝试从BlockingQueue的头部取出元素，如果该队列已空，则阻塞该线程。

BlockingQueue继承了Queue接口，也可以使用Queue接口中的方法，这些方法归纳起来如下：

BlockingQueue包含下面五个实现类：

1、ArrayBlockingQueue：基于数组实现的BlockingQueue

2、LinkedBlockingQueue：基于链表实现的BlockingQueue

3、PriorityBlockingQueue：并不是标准的阻塞队列，该队列调用remove()、poll()、take()等方法取出的元素，不是取出队列中存在时间最长的元素，而是队列中最小的元素

4、SynchronousBlockingQueue：同步队列。对该队列的存、取操作必须交替进行

5、DelayQueue：是一个特殊的BlockingQueue，底层基于 PriorityBlockingQueue 实现。不过DelayQueue要求集合元素都实现Delay接口（该接口中只有一个long getDelay()方法），DelayQueue根据集合元素的getDelay()方法的返回值进行排序。

利用BlockingQueue的特性，我们实现一段生产者，消费者的功能，代码如下面：

生产者类：

import java.util.concurrent.BlockingQueue;public class Producer extends Thread{private BlockingQueue<String> bq;public Producer(BlockingQueue<String> bq) {this.bq = bq;}public void run() {String[] strArr = new String[]{"java","hbase","spring"};for(int i=0;i<strArr.length;i++) {System.out.println(getName()+"生产者准备生产集合元素！");try {Thread.sleep(200);//尝试放入元素，如果队列已满，则线程被阻塞bq.put(strArr[i%3]);}catch(InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(getName()+"生产完成："+bq);}}}

消费者类：

import java.util.concurrent.BlockingQueue;public class Consumer extends Thread{private BlockingQueue<String> bq;public Consumer(BlockingQueue<String> bq) {this.bq = bq;}public void run() {while(true) {System.out.println(getName()+"消费者准备消费集合元素！");try {Thread.sleep(200);//尝试取出元素，如果队列已空，则线程被阻bq.take();}catch(InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(getName()+"消费完成："+bq);}}}

测试生产者消费者的测试类：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;public class BlockingQueueTest {public static void main(String[] args) {//创建一个容量为1的BlockingQueueBlockingQueue<String> bq = new ArrayBlockingQueue<String>(1);//启动三个生产者线程new Producer(bq).start();new Producer(bq).start();new Producer(bq).start();//启动一个消费者线程new Consumer(bq).start();}}

从上面程序可以看到，启动了3个生产者线程向BlockingQueue集合放入元素，启动了一个消费者线程从BlockingQueue集合取出元素。这段代码中BlockingQueue的容量为1，所以三个生产者线程不能连续放入元素，需要等消费者线程取出一个元素后，3个生产者线程的其中之一才能放入一个元素。运行结果如下：

(参考《疯狂Java讲义第3版》)