Java ArrayBlockingQueue

В этом руководстве мы будем изучать класс ArrayBlockingQueue и его методы с помощью примеров.

Класс ArrayBlockingQueue в фреймворке Java Collections предоставляет реализацию блокирующей очереди с использованием массива.

Он реализуетJava интерфейс BlockingQueue.

Создание ArrayBlockingQueue

Для создания массива блокирующей очереди необходимо импортировать пакет java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue.

После импорта пакета можно использовать следующие методы для создания массива блокирующей очереди в Java:

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

Здесь:

• Type - тип массива блокирующей очереди

• capacity - размер массива блокирующей очереди

Например,

//Создание массива блокирующей очереди размером 5 для типа String
ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);
//Создание массива блокирующей очереди размером 5 для типа Integer
ArrayBlockingQueue<Integer> age = new ArrayBlockingQueue<>(5);

Примечание:Необходимо указать размер массива.

Методы ArrayBlockingQueue

Класс ArrayBlockingQueue предоставляет реализацию всех методов интерфейса BlockingQueue.

Кроме того, мы рассмотрим два метода put() и take(), которые поддерживают блокирующие операции в массиве блокирующей очереди.

Эти методы отличают массив блокирующей очереди от других типов очередей.

Вставка элементов

• add() - Вставляет заданный элемент в массив блокирующей очереди. Если очередь полна, выбрасывает исключение.

• offer() - Вставляет заданный элемент в массив блокирующей очереди. Если очередь полна, возвращает false.

Например,

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
class Main {
　　　　public static void main(String[] args) {
　　　　　　　　ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);
　　　　　　　　//Использование add()
　　　　　　　　animals.add("Dog");
　　　　　　　　animals.add("Cat");
　　　　　　　　//Использование offer()
　　　　　　　　animals.offer("Horse");
　　　　　　　　System.out.println("ArrayBlockingQueue:　" + animals);
　　　　}
}

Результат вывода

ArrayBlockingQueue:　[Dog,　Cat,　Horse]

Доступ к элементам

• peek() - Возвращает элемент из начала массива блокирующей очереди. Если очередь пуста, возвращает null.

• iterator() - Возвращает объект迭代атора, который позволяет последовательно访问 элементы массива блокирующей очереди. Если очередь пуста, выбрасывает исключение. Мы должны импортировать пакет java.util.Iterator, чтобы использовать его.

Например,

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.Iterator;
class Main {
　　　　public static void main(String[] args) {
　　　　　　　　ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);
　　　　　　　　// Добавление элементов
　　　　　　　　animals.add("Dog");
　　　　　　　　animals.add("Cat");
　　　　　　　　animals.add("Horse");
　　　　　　　　System.out.println("ArrayBlockingQueue:　" + animals);
　　　　　　　　// Использование peek()
　　　　　　　　String element = animals.peek();
　　　　　　　　System.out.println("Доступ к элементу: " + element);
　　　　　　　　// Использование iterator()
　　　　　　　　Iterator<String> iterate = animals.iterator();
　　　　　　　　System.out.print("Элементы ArrayBlockingQueue: ");
　　　　　　　　while(iterate.hasNext()) {
　　　　　　　　　　　　System.out.print(iterate.next());
　　　　　　　　　　　　System.out.print(", ");
　　　　　　　　}
　　　　}
}

Результат вывода

ArrayBlockingQueue:　[Dog,　Cat,　Horse]
Доступ к элементу: Dog
Элементы ArrayBlockingQueue: Dog, Cat, Horse,

Удаление элемента

• remove() - Возвращает и удаляет указанный элемент из массива блокирующей очереди. Если очередь пуста, то выбрасывает исключение.

• poll() - Возвращает и удаляет указанный элемент из массива блокирующей очереди. Если очередь пуста,则在озвращает null.

• clear() - Удаляет все элементы из массива блокирующей очереди.

Например,

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);
　　　　　　　　// Использование remove()
　　　　　　　　String element1 = animals.remove();
　　　　　　　　System.out.println("Удаление элемента:");
　　　　　　　　System.out.println("Использование remove(): " + element1);
　　　　　　　　// Использование poll()
　　　　　　　　String element2 = animals.poll();
　　　　　　　　System.out.println("Использование poll(): " + element2);
　　　　　　　　// Использование clear()
　　　　　　　　animals.clear();
　　　　　　　　System.out.println("Обновленный ArrayBlockingQueue: " + animals);
　　　　}
}

Результат вывода

ArrayBlockingQueue:　[Dog,　Cat,　Horse]
Удаление элемента:
Используя remove():　Dog
Используя poll():　Cat
Обновленный ArrayBlockingQueue:　[]

Методы put() и take()

В многопоточных процессах мы можем использовать put() и take() для блокировки операции одного потока, чтобы синхронизировать его с другим потоком. Эти методы будут ждать, пока они не смогут успешно выполнить.

Метод put()

Чтобы добавить элемент в конец массива блокирующей очереди, можно использовать метод put().

Если массив блокирующей очереди полон, он будет ждать, пока в массиве блокирующей очереди не появится достаточно места для добавления элемента.

Например,

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
class Main {
　　　　public static void main(String[] args) {
　　　　　　　　ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);
　　　　　　　try {
　　　　　　　　　　　//Добавление элементов в animals
　　　　　　　　　　　animals.put("Dog");
　　　　　　　　　　　animals.put("Cat");
　　　　　　　　　　　System.out.println("ArrayBlockingQueue:　" + animals);
　　　　　　　　}
　　　　　　　　catch(Exception e) {
　　　　　　　　　　　　System.out.println(e);
　　　　　　　　}
　　　　}
}

Результат вывода

ArrayBlockingQueue:　[Dog,　Cat]

Здесь, если метод put() прерван в процессе ожидания, может быть выброшено исключение InterruptedException. Поэтому我们必须 его включить в блок try..catch.

Метод take()

Чтобы вернуть и удалить элемент из начала массива блокирующей очереди, мы можем использовать метод take().

Если массив блокирующей очереди пуст, он будет ждать, пока в массиве блокирующей очереди не появится элемент для удаления.

Например,

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
class Main {
　　　　public static void main(String[] args) {
　　　　　　　　ArrayBlockingQueue<String> animals = new ArrayBlockingQueue<>(5);
　　　　　　　try {
　　　　　　　　　　　//Добавление элементов в animals
　　　　　　　　　　　animals.put("Dog");
　　　　　　　　　　　animals.put("Cat");
　　　　　　　　　　　System.out.println("ArrayBlockingQueue:　" + animals);
　　　　　　　　　　　//Удаление одного элемента
　　　　　　　　　　　String element = animals.take();
　　　　　　　　　　　System.out.println("Удаленный элемент:　" + element);
　　　　　　　　}
　　　　　　　　catch(Exception e) {
　　　　　　　　　　　　System.out.println(e);
　　　　　　　　}
　　　　}
}

Результат вывода

ArrayBlockingQueue:　[Dog,　Cat]
Удаленный элемент:　Dog

Здесь, если метод take() прерван в процессе ожидания, он выбрасывает исключение InterruptedException. Поэтому我们必须 его заключить в блок try...catch.

Другие методы

Почему использовать ArrayBlockingQueue?

ArrayBlockingQueue использует массив в качестве своего внутреннего хранилища.

Это считается线程安全的сборник. Поэтому он обычно используется в многопоточных приложениях.

Предположим, что один поток вставляет элементы в очередь, а другой поток удаляет элементы из очереди.

Теперь, если первый поток slower, чем второй поток, то массив блокирующей очереди позволяет второму потоку ждать, пока первый поток не завершит свою операцию.