从头认识java-17.5 堵塞队列（以生产者消费者模式为例）

这一章节我们来讨论一下堵塞队列。我们以下将通过生产者消费者模式来介绍堵塞队列。

1.什么是堵塞队列？（摘自于并发编程网对http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/blocking-queues.html的翻译）

当队列是空的时。从队列中获取元素的操作将会被堵塞，或者当队列是满时。往队列里加入元素的操作会被堵塞。

试图从空的堵塞队列中获取元素的线程将会被堵塞，直到其它的线程往空的队列插入新的元素。相同。试图往已满的堵塞队列中加入新元素的线程相同也会被堵塞，直到其它的线程使队列又一次变得空暇起来，如从队列中移除一个或者多个元素。或者全然清空队列，下图展示了怎样通过堵塞队列来合作：

2.特性

（1）先进先出

（2）线程同步

3.以下结合生产者消费者模式来介绍堵塞队列的使用情况

package com.ray.ch17;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Basket basket = new Basket();
		Thread thread1 = new Thread(new Chief(basket));
		Thread thread2 = new Thread(new Customer(basket));
		Thread thread3 = new Thread(new Customer(basket));
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();
	}
}

class Cake {
	private static int index = 0;
	private final int id = index++;

	public int getId() {
		return id;
	}

	public Cake() {
		System.out.println("生产了蛋糕,id:" + id);
	}
}

class Chief implements Runnable {
	private Basket basket = null;

	public Chief(Basket basket) {
		this.basket = basket;
	}

	public void makeCake() throws InterruptedException {
		for (int i = 0; i < 20; i++) {
			basket.put(new Cake());
			System.out.println("如今框里面的蛋糕数量：" + basket.getQueueSize());
			Thread.sleep(20);
		}
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			makeCake();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

class Customer implements Runnable {
	private Basket basket = null;

	public Customer(Basket basket) {
		this.basket = basket;
	}

	public void buyCake() throws InterruptedException {
		System.out.println("消费了蛋糕,id:" + basket.take().getId());
		System.out.println("如今框里面的蛋糕数量：" + basket.getQueueSize());
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			for (int i = 0; i < 10; i++) {
				buyCake();
				Thread.sleep(100);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

class Basket {
	private LinkedBlockingQueue<Cake> queue = new LinkedBlockingQueue<Cake>(10);

	public void put(Cake cake) throws InterruptedException {
		queue.put(cake);
	}

	public Cake take() throws InterruptedException {
		Cake cake = queue.take();
		return cake;
	}

	public int getQueueSize() {
		return queue.size();
	}
}

输出：

生产了蛋糕,id:0
消费了蛋糕,id:0
如今框里面的蛋糕数量：0
如今框里面的蛋糕数量：0
生产了蛋糕,id:1
如今框里面的蛋糕数量：1
消费了蛋糕,id:1
如今框里面的蛋糕数量：0
生产了蛋糕,id:2
如今框里面的蛋糕数量：1
生产了蛋糕,id:3
如今框里面的蛋糕数量：2
生产了蛋糕,id:4
如今框里面的蛋糕数量：3
消费了蛋糕,id:2
如今框里面的蛋糕数量：2
生产了蛋糕,id:5
如今框里面的蛋糕数量：3
消费了蛋糕,id:3
如今框里面的蛋糕数量：2
生产了蛋糕,id:6
如今框里面的蛋糕数量：3
生产了蛋糕,id:7
如今框里面的蛋糕数量：4
生产了蛋糕,id:8
如今框里面的蛋糕数量：5
生产了蛋糕,id:9
如今框里面的蛋糕数量：6
消费了蛋糕,id:4
如今框里面的蛋糕数量：5
消费了蛋糕,id:5
如今框里面的蛋糕数量：4
消费了蛋糕,id:6
如今框里面的蛋糕数量：3
消费了蛋糕,id:7
如今框里面的蛋糕数量：2
消费了蛋糕,id:8
如今框里面的蛋糕数量：1
消费了蛋糕,id:9
如今框里面的蛋糕数量：0

解释：

（1）因为是生产者消费者模式，因此上面必须有生产者、消费者、篮子和消费的物品（蛋糕）这四个类。另一个Test測试类

（2）在Cake类里面，我们使用static的index来记录每个Cake的id

（3）在Basket类里面我们除了put和take方法，还放入一个getSize的方法来得到篮子里面如今有多少个Cake

（4）生产者和消费者事实上仅仅有一个方法就是生产make或者buy，这里面须要注意的是两个地方，第一个是数量，因为我们上面使用的是堵塞队列。因此当生产的总数量大于消费的总数量，程序就会一直在wait，仅仅有等到下一个消费者来消费才会继续运行，反之，假设消费的数量大于生产的数量也会出现这样的情况；第二个是时间，我们须要依照实际的时间匹配关系来配对时间，假设生产大于消费，在出现生产一个消费一个，须要添加生产者，假设是消费大于生产。则依据实际需求来定。

以下的代码须要等待，就是因为消费的总数大于生产的总数而出现的问题：

package com.ray.ch17;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Basket basket = new Basket();
		Thread thread1 = new Thread(new Chief(basket));
		Thread thread2 = new Thread(new Customer(basket));
		Thread thread3 = new Thread(new Customer(basket));
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();
	}
}

class Cake {
	private static int index = 0;
	private final int id = index++;

	public int getId() {
		return id;
	}

	public Cake() {
		System.out.println("生产了蛋糕,id:" + id);
	}
}

class Chief implements Runnable {
	private Basket basket = null;

	public Chief(Basket basket) {
		this.basket = basket;
	}

	public void makeCake() throws InterruptedException {
		for (int i = 0; i < 20; i++) {
			basket.put(new Cake());
			System.out.println("如今框里面的蛋糕数量：" + basket.getQueueSize());
			Thread.sleep(200);
		}
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			makeCake();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

class Customer implements Runnable {
	private Basket basket = null;

	public Customer(Basket basket) {
		this.basket = basket;
	}

	public void buyCake() throws InterruptedException {
		System.out.println("消费了蛋糕,id:" + basket.take().getId());
		System.out.println("如今框里面的蛋糕数量：" + basket.getQueueSize());
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			for (int i = 0; i < 20; i++) {
				buyCake();
				Thread.sleep(100);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

class Basket {
	private LinkedBlockingQueue<Cake> queue = new LinkedBlockingQueue<Cake>(10);

	public void put(Cake cake) throws InterruptedException {
		queue.put(cake);
	}

	public Cake take() throws InterruptedException {
		Cake cake = queue.take();
		return cake;
	}

	public int getQueueSize() {
		return queue.size();
	}
}

总结：这一章节我们通过生产者消费者模式来介绍了堵塞队列的特性。

这一章节就到这里，谢谢。

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