Java阻塞队列四组API介绍

通过前面几篇文章的学习，我们已经知道了Java中的队列分为阻塞队列和非阻塞队列以及常用的七个阻塞队列。如下图：

 

本文来源：凯哥Java(kaigejava)讲解Java并发系列之阻塞队列教程。系列文章，欢迎大家从第一篇文章开始看起。

在查看以上七个队列的API的时候，我们可以很明显的看到以下四组API：

add()/remove()/remove

offer()/poll()/peek()

put/take()

offer(e,time,unit)/poll(time,unit).

分别对应的是，添加元素和移除元素以及检查队首元素。

这四组API各有什么不同呢？凯哥把这四组API看作是人的一生四个阶段，分别是：

少年时期，初生牛犊不怕虎,一言不合就开干，对应的是第一组API：会抛异常的API；

青年时期，吸取各方面的知识，为人处事会圆滑，对应的是第二组API：有返回值，不抛出异常的；

中年时期，三十而立，咬定青山不放松，对应的是第三组API：阻塞，一直等待；

老年时期，看透人生，顺其自然，对应的是第四组API：阻塞，当到了预定的超时时间，退出。

下面我们就来详细讲解这四组API

第一组API，会抛出异常的：一言不合就开干

添加元素：add(e):

当队列未满的时候，向队列中添加元素正常；当队列满的时候，再向队列中添加元素的话，会抛出throw new IllegalStateException("Queue full");异常。

代码演示及运行结果：

源码分析：

从源码中，我们可以看到，调用的是offer(e)方法，在下文中，我们也会讲解到的。如果offer方法返回true的话，就直接返回，否则就抛出：throw new IllegalStateException("Queue full");异常的。

删除元素：remove()

当队列不为空的时候，调用该方法，返回被移除的元素；当队列为空的时候在调用该方法，会抛出异常。

来看看源码：

源码中调用了poll方法，当获取到的对象不为空的时候，返回获取到的对象；如果为空的话，就抛出：throw new NoSuchElementException();异常。

判断当前队列的队首元素：element()

该方法是获取队首元素的。当队列不为空的时候，返回队列中当前队首元素；如果队列为空的时候，调用该方法会抛异常的。

我们来看看源码：

获取队首元素代码演示及运行结果如下图：

第一组API三个方法我们都讲解完了。Add/remove/element方法。最大的特点就是，队列为空或者是队列满了，继续操作队列的话，就会抛出异常。这个凯哥根据就像我们人的一生中少年时期一样，初生牛犊不怕虎，遇到什么不服的或者是不顺心的就暴躁了，碰不得，一碰就爆炸。一言不合就开干！

第二组：带有返回值的，不会抛出异常：为人处事会圆滑了

第二组api的不像第一组那么暴躁如雷了，不想就抛异常。第二组，不会抛出异常了。我们接着来看看：

添加元素：offer(e)

需要主要：这里的offer方法只有一个参数，这个和我们后面讲解的一组的区别

当队列未满的时候，向队列中添加元素，返回true;当队列已经满了，继续向队列中添加元素的话，不会抛出异常，会返回false.

源码分析：

从源码中，我们可以看到，offer(e)的方法中，有个count计数器，每次添加元素后，都会count++。当count的值等于队列的长度的时候，返回false.而不是抛出异常。我们来用代码演示.

Offer(e)添加元素代码演示及运行结果：

删除元素：poll()

注意：参数为空哦！

当队列不为空的时候，返回被移除的元素，当队列为空的时候，返回null.而不是抛出异常。

源码分析：

从源码中，我们将看到count这个计数器又起作用了。先判断count是否==0

如果不等于0，调用dequeue方法，count--，然后将获取到的元素返回；

如果count == 0的话，直接返回null.

源码如下图：

代码演示及运行结果：

获取队首元素：peek()

当队列不为空的时候，返回当前队列的队首元素；如果队列为空的时候，返回null，而不是抛出异常。

源码分析：

在源码中，我们可以看到调用了itemAt(takeIndex)方法。但是在这个方法后面有这么已经注释：null when queue is empty。源码如下图：

代码演示：

从运行的结果，我们可以看到，当移除最后一个元素：kaigejava的时候，获取到的队首元素已经为null了。因为队列为空了，所以，就算后面还有循环，获取到的队首元素依然是null，而不是抛出异常。运行结果如下图：

从第二组API中，我们可以看到，不像第一组那么极端了。当队列为空或者是队列满的时候，返回数据告知对象。这个就像我们人生由少年时代，进入了青年时代，经过学校的洗礼之后，为人处事学会了圆滑了。

接下来，我们就该进入人生第三个阶段：中年时代，我们一起来看看这个阶段的api又是什么样子的

第三组：阻塞，一直等待：三十而立，咬定青山不放松

第三组API，相对于第一组和第二组最大的区别就是：第三组会等待着，如果不被中断，就会等到天荒地老。

添加元素：put(e)

当队列满的时候，进入阻塞等待状态，一直等待，直到可以添加到队列中为止。

需要说明：在阻塞等待过程中，有可能会被中断，所以会抛出中断异常：throws InterruptedException。

我们先来看看源码：

在源码中，我们会看到while循环来判断count的值是否等于队列的长度，如果不等于，就enqueue.然后count++；如果count的值等于队列的长度的是，就调用notFull.await()方法，而notfull是condition对象。在之前的文章学习中，我们知道coditon.await()方法会进入阻塞状态。源码如下图：

代码演示及运行结果：

我们可以看到，当添加第四个元素的时候，队列进入了阻塞状态。如下图：

删除元素：take()

当队列不为空的时候，返回被移除的元素；当队列为空的时候，进入阻塞等待状态。

源码分析：

代码演示：

这一组队列，就像进入中年时期的我们一样，三十而立，要好好工作，努力工作。只要天不塌，地不陷，一直工作着。

第四组：带有等待超时的阻塞API

如果第三组API一直阻塞等待着，你受不了的话，并发大师还为我们准备了第四组API，带有超时时间的

添加元素：offer(e,time,unit)

参数说明：

e：将要被添加到队列中的元素

time：long类型的。预设定的需要等待的时间

unit：TimeUnit.超时时间的单位

来看看源码：

从源码中我们将会看到：

判断count的值是否等于队列的长度

如果不等于，调用enqueue方法，然后count++,返回true.

如果count==队列的长度的时候，判断设置的等待超时时间是否小于等于0

如果等待的时间大于0的话，进入notFull.awaitNanos方法中进行阻塞等待。

在前面文章中，我们详细讲解过condition.awaitNanos这个方法。这里就不再赘述了。

当等待的时间小于等于0的时候，就返回false.

源码如下图：

代码演示：

删除元素：poll(time,unit)

当队列为空的时候，进入阻塞等待，等到超时时间的时候，返回null.退出等待。

代码演示：

第四组API带有等待超时时间，就像是我们人的一生老年时期，看透一切了。一切都是顺其自然了，不再争强好胜了。

总结：

凯哥通过人的一生四个阶段来比喻这四组API是为了让大家更好记忆。接下来，我们来进行总结：

欢迎来聊！~

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