阻塞隊列模型和線程池

阻塞隊列模型介紹

阻塞隊列模型和線程池息息相關，是以本篇部落格先介紹阻塞隊列的相關知識。如下圖所示：

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首先我們來說，什麼是Queue，然後在談什麼是BlockingQueue。

那麼什麼是Queue呢？一句話，就是一端進，另一端出，這樣就形成了First In , First Out，即先進先出。而BlockingQueue隻不過是在Queue的基礎上進行了2個附加操作而已：如果Queue空，那麼Out線程阻塞，如果Queue滿，那麼In線程阻塞。

了解了上面的Queue/BlockingQueue，那麼就好了解Deque/BlockingDeque了。

Deque，就是雙端隊列，其實就是說在2端，都可以進行IN/OUT，當然如果我們隻在同一端進行IN/OUT，那麼自然形成了棧結構（先進後出）。

其次，我們先來看看java.util.concurrent.BlockingQueue的API清單：

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其實從這裡可以看出JAVA API的一個思路，往往一個操作提供多種選擇：

如果隊列是空的，那麼消費線程該如何處理呢？

可以立刻抛出異常，也可以傳回false/NULL，也可以過一段時間在TRY...

好了，到這裡，我們隻看到了接口API，如果要你來實作，你會怎麼做呢？又會有哪些疑問呢？

思考：

是否應該提供一個存儲，來放置隊列中的元素呢？

這個存儲應該多大呢？可以是什麼形式呢？

隊列中的元素是否存在優先級排序呢？

對隊列中的元素進行操作時，是否應該有鎖的控制呢？

一端IN，另一端OUT，這2個操作可以同時進行嗎？

帶着這些疑問，我們來對典型的BlockingQueue來進行分析。

ArrayBlockingQueue PK LinkedBlockingQueue

存儲PK：

從名稱上就可以知道，一個用的是數組，另一個用的是連結清單。看看源碼驗證下：

ArrayBlockingQueue:

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LinkedBlockingQueue:

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容量PK：

ArrayBlockingQueue可以通過構造方法指定容量：

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而LinkedBlockingQueue如果在初始化時不指定容量，那麼将是Integer.MAX_VALUE，這一點很重要，特别是在生産者的速度大于消費者的速度，由于此時無容量限制，将導緻隊列中的元素開始膨脹，那麼将消耗掉大量系統資源。

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鎖PK：

在ArrayBlockingQueue中隻有一個鎖：

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而在LinkedBlockingQueue中有2個鎖：

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其實到這裡，我們已經可以大緻猜測出，LinkedBlockingQueue對于take/put使用了分别的鎖，進而比ArrayBlockingQueue在高并發下更具優勢。

我們再來看看其他BlockingQueue:

DelayQueue:延遲隊列，實際上是說，隊列中的元素生效的話，有個時間差。

PriorityQueue：優先級隊列，會提供Comparator來進行隊列中的元素的排序。

SynchronousQueue：這個隊列比較特殊，因為沒有存儲機制，實際上隻是做了一個生産者和消費者的傳遞機制。

線程池介紹

如果任務到達時，才開始建立線程，這實際上會讓任務的執行被延遲，于是産生了線程池的概念，如果在池子中已經存在了一批線程，那麼任務到達時自然省去了線程建立的時間，相當于提高了響應速度。其次，如果線程執行完任務後，在放入池子中，這相當于在複用線程，達到了資源節約的目的。當然，如果任務的執行時間是遠遠大于線程的建立/銷毀時間，其實就無所謂了。

快速建立線程池：Executors

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Executors提供了一系列的快速建立線程池的方法，比如：

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建立數量固定的/單個的/緩存的  線程池。

可以看到線程池的建立利用到了上面提及的BlockingQueue，隊列中的元素就是任務Runnable。

方法傳回的都是ExecutorService的實作類：ThreadPoolExecutor。

線程池的核心：ThreadPoolExecutor

我們直接來看看ThreadPoolExecutor的構造方法：

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了解這些參數，對于了解線程池的原理有很大幫助：

corePoolSize：線程池的核心線程數量，是線程數目的一個穩定峰值。

maximumPoolSize：線程池的最大線程數量，如果corePoolSize依舊滿足不了需要，那麼可以讓線程增長至maximumPoolSize，一旦需要下降，那麼超出核心線程的那一部分線程資源将被回收。

workQueue：這個隊列是待處理的任務隊列。實際上，在ThreadPoolExecutor中除此之外還存在一個正在處理的工作隊列workers：

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keepAliveTime：超過核心線程數，又小于最大線程數目的線程在空閑的情況下，多久回收。

threadFactory:線程工廠，實際上用的是預設的DefaultThreadFactory，通過代碼發現僅僅是針對Thread做了些設定（比如線程組/線程名稱/背景/優先級等設定），将Runnable挂到Thread上而已。

handler：如果已經達到了最大線程數目，那麼對于任務隻能開始拒絕了，這個就是拒絕處理的政策類。

本文轉自zfz_linux_boy 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/zhangfengzhe/1755533，如需轉載請自行聯系原作者