Java BlockingQueue阻塞队列

一、类结构图

二、实现类介绍

1. `ArrayBlockingQueue`：

基于数组结构的有界阻塞队列（长度不可变）；

2. `LinkedBlockingQueue`：

基于链表结构的有界阻塞队列（默认容量 Integer.MAX_VALUE）；

3. `LinkedTransferQueue`：

基于链表结构的无界阻塞/传递队列；

4. `LinkedBlockingDeque`：

基于链表结构的有界阻塞双端队列（默认容量 Integer.MAX_VALUE）；

5. `SynchronousQueue`：

不存储元素的阻塞/传递队列；(也就是没有容量的队列。使用地方：线程池的核心容量满了直接添加到线程直到达到最大线程池数量后启用拒绝策略

6. `PriorityBlockingQueue`：

支持优先级排序的无界阻塞队列；

DelayQueue：

支持延时获取元素的无界阻塞队列;

注：无锁采用CAS 也是线程安全的

队列	有界性	锁	数据结构
ArrayBlockingQueue	bounded	加锁	arraylist
LinkedBlockingQueue	optionally-bounded	加锁	linkedlist
ConcurrentLinkedQueue	unbounded	无锁	linkedlist
LinkedTransferQueue	unbounded	无锁	linkedlist
PriorityBlockingQueue	unbounded	加锁	heap
DelayQueue	unbounded	加锁	heap

三、常用方法介绍

   public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {
   
        /*抛异常系列*/
        boolean add(E e);
        E remove();
        E element();
        
        /*特定值系列*/
        boolean offer(E e);
        E poll();
        E peek();
        
        /*阻塞系列*/
        void put(E e) throws InterruptedException;
        E take() throws InterruptedException;

        /* 超时系列*/
        boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
        E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

        /*其它方法*/
        int remainingCapacity(); //剩余容量
        boolean contains(0bject o); //是否包含给定元素
        boolean remove(object o); //移除与之匹配的第个元素
        int drainTo(Collection<? super E> c); //转移元素到给定集合，返回己转移的数量
        int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements); //限制最大转移数量
    }

失败抛出异常	失败返回false	阻塞方法	等待一定时间失败返回false
Insert	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e, time, unit)
Remove	remove( )	poll()	take()	poll(time，unit)
Examine	element()	peek()	not applicable	not applicable

四、实现方式

ArrayBlockingQueue: 数组+锁实现
LinkedBlockingQueue: 链表+锁实现
PriorityBlockingQueue：堆 + 锁
DelayQueue：PriorityQueue + 锁

PriorityQueue: Heap = 完全二叉树 + 特性（小根堆：根比儿子小，大根堆：。。）

五、性能

1.锁的性能消耗

2.Single Writer Principle(单写原则)

1)若只有一个线程对资源进行写操作，无需CPU浪费管理资源争夺或上下文切换
2)多个线程如果同时写同一个资源，必有争夺，就需要用锁或乐观锁等堵塞方法
使用非阻塞：CAS

3. Cpu Cache层次优化

CPU 缓存（Cache Memory）是位于 CPU 与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。
高速缓存的出现主要是为了解决 CPU 运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为 CPU 运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使 CPU 花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。
在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内 CPU 即将访问的，当 CPU 调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。
缓存是按行（按行访问数组要比按列访问要快）
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