一文带你掌握Java LinkedBlockingQueue

Java LinkedBlockingQueue 是一种线程安全的阻塞队列，实现了 BlockingQueue 接口，并通过链表的形式保存元素。本文将详细介绍 LinkedBlockingQueue 的使用方法和注意事项。

LinkedBlockingQueue 的初始化

LinkedBlockingQueue 的构造函数提供了多种初始化方式：

• LinkedBlockingQueue(): 创建一个容量为 Integer.MAX_VALUE 的 LinkedBlockingQueue。
• LinkedBlockingQueue(int capacity): 创建指定容量的 LinkedBlockingQueue。
• LinkedBlockingQueue(Collection<? extends E> c): 创建包含指定元素集合的 LinkedBlockingQueue。

LinkedBlockingQueue 的入队和出队

LinkedBlockingQueue 提供了两种入队操作：put() 和 offer()。当队列已满时，put() 方法会阻塞当前线程，而 offer() 方法会返回 false。

示例 1：使用 offer() 方法向队列中添加元素：

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>(2);
System.out.println(queue.offer("element1")); // 输出 true
System.out.println(queue.offer("element2")); // 输出 true
System.out.println(queue.offer("element3")); // 输出 false

示例 2：使用 put() 方法向队列中添加元素：

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>(2);
queue.put("element1"); // 阻塞当前线程直到插入成功
queue.put("element2"); // 阻塞当前线程直到插入成功
queue.put("element3"); // 阻塞当前线程直到插入成功

LinkedBlockingQueue 提供了两种出队操作：take() 和 poll()。当队列为空时，take() 方法会阻塞当前线程，而 poll() 方法会返回 null。

示例 3：使用 poll() 方法从队列中获取元素：

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>(2);
System.out.println(queue.offer("element1")); // 输出 true
System.out.println(queue.offer("element2")); // 输出 true
System.out.println(queue.poll()); // 输出 element1
System.out.println(queue.poll()); // 输出 element2
System.out.println(queue.poll()); // 输出 null

示例 4：使用 take() 方法从队列中获取元素：

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>(2);
new Thread(() -> {
    try {
        System.out.println(queue.take()); // 阻塞当前线程直到获取到元素
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}).start();
Thread.sleep(1000);
queue.put("element1");

本例中，开启了一个新线程，使用 take() 方法获取队列中的元素，主线程等待 1 秒后向队列中添加元素。由于 take() 方法会阻塞当前线程直到获取到元素，因此在元素添加到队列后，新线程会立即获取该元素并输出。

LinkedBlockingQueue 的 blocking 和 unblocking 两种操作

LinkedBlockingQueue 提供了两种阻塞和非阻塞的操作方法。

• 批量操作：
  • drainTo(Collection<? super E> c): 将队列中的所有元素转移到指定集合中。
  • drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements): 将队列中的最多 maxElements 个元素转移到指定集合中。

示例 5：使用 drainTo() 方法将队列中的元素转移到另一个集合中：

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
queue.offer("element1");
queue.offer("element2");
List<String> list = new ArrayList<>();
// 将队列中的所有元素转移到 list 中
queue.drainTo(list); 
System.out.println(list); // 输出 [element1, element2]

• 检索操作：
  • 【阻塞】take()：若队列为空，则等待（阻塞当前线程）；否则，获取并返回队列头。
  • poll(): 若队列为空，则返回 null；否则，获取并返回队列头。
  • peek(): 若队列为空，则返回 null；否则，获取但不移除队列头。

示例 6：从队列中获取元素的方法：

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
queue.offer("element1");
System.out.println(queue.take()); // 输出 element1
System.out.println(queue.poll()); // 输出 null
System.out.println(queue.peek()); // 输出 null

本例中，向空队列中添加了一个元素后，使用 take() 方法获取队列头部的元素，由于队列不为空，该方法会立即返回并输出该元素。接着使用 poll() 和 peek() 方法分别对队列进行检索，但由于队列已经为空了，因此它们会返回 null。

总而言之，LinkedBlockingQueue 在实现线程安全的阻塞队列的同时，也提供了大量实用的操作方法，可以极大地方便开发者的编程工作。