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JavaArrayBlockingQueue详解与使用教程

时间：2026-02-17 14:18:39 488浏览 收藏

ArrayBlockingQueue 是 Java 中一个基于数组、线程安全的有界阻塞队列，严格遵循 FIFO 原则，容量固定且禁止 null 元素；它利用 ReentrantLock 与 Condition 实现高效同步，支持公平性配置，并通过 add/offer/put（插入）和 remove/poll/take（移除）等方法提供灵活的操作语义——其中 put 和 take 在队列满或空时会自动阻塞等待，天然适配生产者-消费者等协作场景；使用时需合理预设容量、规避 null 值，并权衡公平性带来的性能开销，是多线程数据缓冲与解耦的理想选择。

java中ArrayBlockingQueue的使用

ArrayBlockingQueue 是 Java 中一个基于数组实现的有界阻塞队列。它实现了 BlockingQueue 接口，常用于多线程环境下的生产者-消费者模型。队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序，一旦创建，其容量不可更改。

基本特性

有界性：构造时必须指定容量大小，且不能为 null 元素。

线程安全：所有操作都是线程安全的，内部使用 ReentrantLock 和 Condition 实现同步。

公平性可选：可在构造时选择是否启用公平策略，避免线程饥饿。

常用构造方法

  • ArrayBlockingQueue(int capacity)：创建指定容量、非公平访问的队列。
  • ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair)：可指定是否公平。
  • ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair, Collection c)：用集合初始化队列。

核心方法说明

根据行为不同，主要分为以下几类：

插入操作：

  • add(E e)：成功返回 true，队列满时抛出 IllegalStateException。
  • offer(E e)：成功返回 true，失败返回 false（不阻塞）。
  • offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：尝试在指定时间内插入，超时返回 false。
  • put(E e)：如果队列满，当前线程会阻塞直到有空间可用。

移除操作：

  • remove()：获取并移除队首元素，空时抛出 NoSuchElementException。
  • poll()：获取并移除队首元素，空时返回 null。
  • poll(long timeout, TimeUnit unit)：等待指定时间尝试获取，超时返回 null。
  • take()：如果队列为空，线程阻塞直到有元素可用。

查看操作：

  • element()：返回队首元素但不移除，空时抛异常。
  • peek()：返回队首元素，空时返回 null。

简单使用示例

下面是一个简单的生产者-消费者例子：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class ABQExample {
    private static final int QUEUE_SIZE = 5;
    private static BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(QUEUE_SIZE);

    public static void main(String[] args) {
        Thread producer = new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                try {
                    String item = "item-" + i;
                    queue.put(item);
                    System.out.println("生产：" + item);
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            }
        });

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                try {
                    String item = queue.take();
                    System.out.println("消费：" + item);
                    Thread.sleep(500); // 模拟处理时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            }
        });

        producer.start();
        consumer.start();
    }
}

在这个例子中，生产者不断往队列中放入数据，消费者从队列取出。当队列满时，生产者会自动阻塞；队列空时，消费者也会阻塞，无需手动控制线程协作。

注意事项

使用 ArrayBlockingQueue 时需要注意以下几点：

  • 容量固定，无法动态扩容，需在初始化时合理评估。
  • 不允许 null 元素，否则会抛出 NullPointerException。
  • 公平模式能减少线程饥饿，但可能降低吞吐量，需权衡使用。
  • 适用于线程间传递数据，不适合高频短任务场景。
基本上就这些。ArrayBlockingQueue 是并发编程中非常实用的工具，理解其阻塞机制和方法差异，有助于写出更健壮的多线程程序。

好了，本文到此结束，带大家了解了《JavaArrayBlockingQueue详解与使用教程》，希望本文对你有所帮助！关注golang学习网公众号，给大家分享更多文章知识！

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