一文总结常见阻塞队列

今前面已经学习了主要的阻塞队列，今天对它们整体来一次梳理。

类总结图

先看下所有阻塞队列类在类图中的位置和继承结构，常见阻塞队列如下图：

上图已经把前面总结的阻塞队列的继承体系梳理出来了，之前学习的时候总是发现每个类继承一个类又实现了一个接口，然后父类的接口又继承或者实现，看上去很复杂。通过这个总结类图看上去就很简单了。

上图中对每个类都进行了简单的总结，接下来详细说明他们的作用。

抽象类与接口功能介绍

首先是最顶层接口Iterable，它有一个属性Iterator，用来迭代元素，Collection继承它，所以所有集合类都有属性Iterator，可以遍历元素。

接口Collection就不多做介绍了，是集合类的顶层接口，用来定义集合类一些基础方法比如size、add、remove、contaions、isEmpty等，这里也说明了所有的队列也是属于集合家族的。

第三层是AbstractCollection抽象类和Queue接口。

AbstractCollection实现了一些方法，由于到这一层还没有定义顶层存储数据的结构，所以是利用Iterator遍历元素来实现一些方法比如contains、toArray、remove、toString。

而Queue接口则是定义了一些队列应该有的特征方法，比如poll、offer、peek。

第四层是AbstractQueue抽象类与BlockingQueue接口。

抽象类AbstractQueue继承了抽象类AbstractCollection，通过总结图可以看到所有的阻塞队列都实现了AbstractQueue。主要作用是把集合的特征进行队列化，主要是把add方法调用offer方法实现，remove用poll实现，通过这样处理虽然所有队列都是集合，但是并不会影响队列的特征，AbstractQueue还通过peek方法实现了element方法。

BlockingQueue接口则是声明阻塞队列的特征方法，主要是take、put，还有offer和poll的延时方法。

其他几个类

Deque接口，它继承Queue，是队列中的特殊队列：双向队列，所以Deque中主要是把Queue的出队入队方法基础上扩展了First、Last结尾的方法，表示可以从头部、尾部进行入队或者出队操作。

BlockingDeque则是对Deque往阻塞方向的扩展，也就是声明了阻塞队列拥有的take、put，还有offer和poll的延时方法以及他们的First、Last结尾的方法。

TransferQueue继承BlockingQueue接口，主要是进行了transfer扩展，新声明了transfer、tryTransfer方法，transfer方法会一直阻塞直到添加的数据被消费者消费。

DelayQueue队列中存储的元素必须实现Delayed接口，他主要有一个getDelay方法，可以理解成元素还是多长时间才能被消费，可以利用他来实现延迟执行，定时任务等功能。

阻塞队列对比

接下来对阻塞队列进行对比，这里对每个类不会进行详细的介绍，详情可以看前面几篇文章，这里只说明他们的特征方便与其他队列进行对比，主要特征如下：

ArrayBlockingQueue：底层实现数组、先入先出、有界队列，构造是需指定数组长度且不可变，ReentrantLock、Condition实现线程安全；

LinkedBlockingQueue：底层实现链表，先入先出、无界队列，ReentrantLock、Condition实现线程安全；

PriorityBlockingQueue：底层数组实现二叉堆，数组可变，所以是支持优先级无界阻塞队列，ReentrantLock、Condition实现线程安全；

DelayQueue：底层数据是PriorityQueue（无锁无阻塞无界优先级队列），ReentrantLock、Condition实现线程安全，保存元素必须实现Delayed接口，可以指定元素出队时间；

SynchronousQueue：没有容量，不管是take还是put进来的线程，如果没有匹配就阻塞，等待异类线程交换数据并唤醒，支持公平与非公平模式，无锁通过CAS实现；

LinkedTransferQueue：链表实现无界阻塞队列，put方法不阻塞，take方法先进可以占位置，后面的put会先给到它，transfer方法与SynchronousQueue的公平模式一样，无锁通过CAS实现；

LinkedBlockingDeque：双向链表、无界阻塞队列，可实现先入先出、先入后出、优先进出，ReentrantLock、Condition实现线程安全；

对比表格如图：

实际上除了ArrayBlockingQueue与LinkedBlockingQueue，其他几个队列都有比较特殊的意义，所以对比的意义不大。

ArrayBlockingQueue主要是需要初始化一个数组，如果要存储的元素很多则需要初始化的数组太大，那么太占内存，而LinkedBlockingQueue则不需要初始化一个存储数据的结构，保存一个元素创建一个节点，但是每个元素消耗的内存就更多。

总结

通过体系结构可以看出来接口都是声明一些特征用的，而抽象类则是实现接口的一些通用方法，或者能实现的方法。

可以通过一个我自己编的流程来记住这几个阻塞队列：

首先是实现了一个阻塞队列ArrayBlockingQueue，但是我发现它总是需要初始化存储结构浪费内存，所以又实现了LinkedBlockingQueue，不用初始化占用内存，有一个存一个；

后面又发现我虽然有些元素是先保存的，但是我想优先消费一些元素，所以就实现了一个优先级队列PriorityBlockingQueue。但是优先级有时候并不够，因为优先的原因是先执行，但是却还没有到我想执行的时间，所以实现了延迟队列DelayQueue来满足；

虽然把数据放到了队列中但是我并不确定一定被消费了，因为只有消费了我才行确定下一步，所以有实现了同步队列SynchronousQueue。但是同步队列又限制的太死，所以实现了LinkedTransferQueue，put方法不再阻塞，而是特有的方法transfer才保证一定消费。

但是可能还有更加灵活的情况，有可能想最先被消费或者最后被消费，也有可能想消费前面的，或者消费最后面的，所以实现了LinkedBlockingDeque。

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