Blocking Queue

一、阻塞队列

BlockingQueue是Java并发包的中的一个接口，支持在多线程环境中数据的存储和传递。

核心特性

阻塞插入和移除：如果队列满了，试图添加新元素的操作将会被阻塞（进入等待队列），直到有足够的空间（等待signal唤醒）。同样地，如果队列为空，试图移除元素的操作也会被阻塞（进入等待队列），直到队列中有元素（等待signal唤醒）。
线程安全：所有操作都是线程安全的，无需额外同步机制。
不允许存储null值：因为poll()方法返回null表示队列为空，所以不允许存储null值以避免混淆。
可选的容量限制：有些实现允许指定最大容量，而其他则是无界的（例如LinkedBlockingQueue默认构造函数创建的是无界队列）

BlockingQueue原理

BlockingQueue的内部通常通过锁（如ReentrantLock）和条件变量（Condition）来实现线程间的同步。当一个线程尝试对一个已满或已空的队列执行操作时，该线程会被挂起，直到另一个线程改变队列的状态（即增加或移除元素）。这个过程涉及到以下关键点：
- 锁：用于确保同一时刻只有一个线程能够修改队列状态。
- 条件变量：用于让线程在特定条件下等待（比如队列为空或满），并且可以在条件满足时重新唤醒这些线程。
例如 ArrayBlockingQueue的实现原理
1. 核心成员，主要包含一个lock和两个Condition条件控制（一个Condition一个等待队列）
  1. final ReentrantLock lock; 重入锁，用来保护对队列的所有操作。
  2. private final Condition notEmpty; 当队列为空时，等待获取元素的线程会在此条件上等待。
  3. private final Condition notFull; 当队列已满时，等待插入元素的线程会在此条件上等待。
2. 内部逻辑细节
  1. 环形数组：为了高效利用数组空间，ArrayBlockingQueue实际上实现了环形数组的概念。即当putIndex或takeIndex到达数组末尾时，它们会被重置为0，从而形成一个循环结构
  2. put
    1. count==items.length，表示队列满了，等待插入元素的线程会在此条件进入等待
    2. enqueue()，元素入队列，同时唤醒在notEmpty条件等待的线程
  3. take
    1. count==0，表示队列空了，等待获取元素的线程会在此条件上等待
    2. dequeue()，元素出队列，同时唤醒在notFull条件等待的线程

分类

一、阻塞队列

核心特性

BlockingQueue原理