BlockingQueue 阻塞队列体系

Corey2026/11/23大约 3 分钟

并发容器 · 第 2/3 篇
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开头：线程池里的任务往哪放

线程池收到任务后，核心线程忙不过来就要排队。这个「队」必须是线程安全的，还要能在满/空时阻塞生产者或消费者——这就是 BlockingQueue。JUC 里 Semaphore、线程池、生产者-消费者模型都建立在它之上。

阻塞队列介绍

一、Queue 与 BlockingQueue

普通 Queue 在满/空时抛异常或返回 null；BlockingQueue 在满时阻塞生产者、空时阻塞消费者，提供四组方法：

操作	抛异常	返回特殊值	阻塞	超时阻塞
入队	add	offer	put	offer(e, time, unit)
出队	remove	poll	take	poll(time, unit)

典型场景：线程池任务队列、生产者-消费者、消息队列、缓存刷新、并发任务分发。

二、JUC 阻塞队列一览

队列	特点
ArrayBlockingQueue	有界数组，一把锁
LinkedBlockingQueue	链表，默认无界，读写锁分离
PriorityBlockingQueue	优先级无界
DelayQueue	延迟到期才能取
SynchronousQueue	容量 0，直接移交
LinkedTransferQueue	无界，支持 transfer
LinkedBlockingDeque	双端阻塞

三、ArrayBlockingQueue：有界数组 + 一把锁

3.1 使用

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1024);
queue.put("1");           // 满则阻塞
String item = queue.take(); // 空则阻塞

独占锁 ReentrantLock，入队出队共用一把锁，生产消费无法并行，高并发下可能成为瓶颈。

3.2 原理：环形数组 + 双 Condition

核心字段：

final Object[] items;
int takeIndex, putIndex, count;
final ReentrantLock lock;
private final Condition notEmpty, notFull;

双指针环形数组：插入/删除 O(1)，无需搬移元素。

public void put(E e) throws InterruptedException {
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count == items.length)
            notFull.await();  // while 防虚假唤醒
        enqueue(e);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

private void enqueue(E x) {
    items[putIndex] = x;
    if (++putIndex == items.length) putIndex = 0;
    count++;
    notEmpty.signal();
}