Java ArrayBlockingQueue

在本教程中，我们将借助示例来学习ArrayBlockingQueue类及其方法。

Java Collections框架的ArrayBlockingQueue类提供了使用数组的阻塞队列实现。

它实现了Java BlockingQueue接口。

创建ArrayBlockingQueue

为了创建一个数组阻塞队列，我们必须导入java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue包。

导入包后，可以使用以下方法在Java中创建数组阻塞队列：

ArrayBlockingQueue<Type> animal = new ArrayBlockingQueue<>(int capacity);

这里，

• Type - 数组阻塞队列的类型

• capacity - 数组阻塞队列的大小

例如，

//创建大小为5的字符串类型ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);

//创建大小为5的整数类型ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue<Integer> age = new ArrayBlockingQueue<>(5);

注意：必须提供数组的大小。

ArrayBlockingQueue的方法

ArrayBlockingQueue类提供了BlockingQueue接口中所有方法的实现。

另外，我们将学习两个方法put()和take()，它们支持数组阻塞队列中的阻塞操作。

这两种方法将数组阻塞队列与其他典型队列区分开来。

插入元素

• add() - 将指定的元素插入数组阻塞队列。如果队列已满，它将抛出异常。

• offer() - 将指定的元素插入数组阻塞队列。如果队列已满，则返回false。

例如，

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);

        //使用 add()
        animals.add("Dog");
        animals.add("Cat");

        //使用 offer()
        animals.offer("Horse");
        System.out.println("ArrayBlockingQueue: " + animals);
    }
}

输出结果

ArrayBlockingQueue: [Dog, Cat, Horse]

访问元素

• peek() - 从数组阻塞队列的前面返回一个元素。如果队列为空，则返回null。

• iterator() - 返回一个迭代器对象，按顺序访问数组阻塞队列中的元素。如果队列为空，则抛出异常。我们必须导入java.util.Iterator软件包才能使用它。

例如，

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.Iterator;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);

        //添加元素
        animals.add("Dog");
        animals.add("Cat");
        animals.add("Horse");
        System.out.println("ArrayBlockingQueue: " + animals);

        // 使用 peek()
        String element = animals.peek();
        System.out.println("访问元素: " + element);

        // 使用 iterator()
        Iterator<String> iterate = animals.iterator();
        System.out.print("ArrayBlockingQueue 元素: ");

        while(iterate.hasNext()) {
            System.out.print(iterate.next());
            System.out.print(", ");
        }
    }
}

输出结果

ArrayBlockingQueue: [Dog, Cat, Horse]
访问元素: Dog
ArrayBlockingQueue 元素: Dog, Cat, Horse,

删除元素

• remove() - 返回并从数组阻塞队列中删除指定的元素。如果队列为空，则抛出异常。

• poll() - 返回并从数组阻塞队列中删除指定的元素。如果队列为空，则返回null。

• clear() - 从数组阻塞队列中删除所有元素。

例如，

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);

        animals.add("Dog");
        animals.add("Cat");
        animals.add("Horse");
        System.out.println("ArrayBlockingQueue: " + animals);

        // 使用 remove()
        String element1 = animals.remove();
        System.out.println("删除元素:");
        System.out.println("使用 remove(): " + element1);

        // 使用 poll()
        String element2 = animals.poll();
        System.out.println("使用 poll(): " + element2);

        // 使用 clear()
        animals.clear();
        System.out.println("更新后的ArrayBlockingQueue: " + animals);
    }
}

输出结果

ArrayBlockingQueue: [Dog, Cat, Horse]
删除元素:
使用 remove(): Dog
使用 poll(): Cat
更新后的ArrayBlockingQueue: []

put() 和 take()方法

在多线程进程中，我们可以使用put()和take()来阻塞一个线程的操作，从而使其与另一个线程同步。这些方法将等待，直到它们能够成功执行。

put()方法

要将元素添加到数组阻塞队列的末尾，可以使用put()方法。

如果阵列阻塞队列已满，它将等待直到数组阻塞队列中有足够的空间来添加元素。

例如，

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);

       try {
           //添加元素到animals
           animals.put("Dog");
           animals.put("Cat");
           System.out.println("ArrayBlockingQueue: " + animals);
        }
        catch(Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

输出结果

ArrayBlockingQueue: [Dog, Cat]

在这里，如果put()方法在等待时被中断，则可能会抛出InterruptedException。 因此，我们必须将其包含在try..catch块中。

take()方法

要从数组阻塞队列的前面返回并删除一个元素，我们可以使用take()方法。

如果数组阻塞队列为空，它将等待，直到数组阻塞队列中有要删除的元素为止。

例如，

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);

       try {
           //添加元素到animals
           animals.put("Dog");
           animals.put("Cat");
           System.out.println("ArrayBlockingQueue: " + animals);

           //删除一个元素
           String element = animals.take();
           System.out.println("被删除的元素: " + element);
        }
        catch(Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

输出结果

ArrayBlockingQueue: [Dog, Cat]
被删除的元素: Dog

在这里，如果take()方法在等待过程中被中断，它将抛出InterrupedException异常。因此，我们必须把它封装在一个try…catch块。

其他方法

为什么要使用ArrayBlockingQueue？

ArrayBlockingQueue使用数组作为其内部存储。

它被认为是线程安全的集合。因此，它通常用于多线程应用程序中。

假设一个线程正在将元素插入队列，而另一个线程正在从队列中删除元素。

现在，如果第一个线程比第二个线程慢，那么数组阻塞队列可使第二个线程等待，直到第一个线程完成其操作。