Java阻塞队列实现生产者消费者模式

Java中利用BlockingQueue实现生产者消费者模式，以线程安全、自动阻塞唤醒的特性大幅简化了多线程协作开发——无需手动编写synchronized、wait/notify等复杂同步逻辑，仅通过put()和take()即可优雅处理队列满或空时的线程等待；ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等成熟实现开箱即用，配合线程池可高效支撑高并发任务调度，是构建可靠异步系统的核心实践之一。

在Java中，使用BlockingQueue实现生产者消费者模式是一种高效且线程安全的方式。它简化了多线程编程中的同步问题，无需手动使用synchronized和wait/notify机制，底层已由队列自动处理阻塞与唤醒逻辑。

BlockingQueue简介

• 当队列满时，生产者线程调用put()会被阻塞，直到有空间可用
• 当队列空时，消费者线程调用take()会被阻塞，直到有元素可取

• ArrayBlockingQueue：基于数组的有界阻塞队列
• LinkedBlockingQueue：基于链表的可选有界队列
• PriorityBlockingQueue：支持优先级排序的无界阻塞队列
• SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，每个插入必须等待对应移除

定义共享任务队列

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);

实现生产者线程

class Producer implements Runnable {
    private final BlockingQueue<String> queue;

    public Producer(BlockingQueue<String> queue) {
        this.queue = queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                String task = "Task-" + i;
                queue.put(task);
                System.out.println("Produced: " + task);
                Thread.sleep(500); // 模拟生产耗时
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

实现消费者线程

class Consumer implements Runnable {
    private final BlockingQueue<String> queue;

    public Consumer(BlockingQueue<String> queue) {
        this.queue = queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                String task = queue.take();
                System.out.println("Consumed: " + task);
                Thread.sleep(800); // 模拟处理时间
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

启动生产者和消费者线程

public class ProducerConsumerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);

        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
        executor.submit(new Producer(queue));
        executor.submit(new Consumer(queue));
        executor.submit(new Consumer(queue)); // 可启动多个消费者

        // 运行一段时间后关闭
        executor.shutdown();
        try {
            if (!executor.awaitTermination(30, TimeUnit.SECONDS)) {
                executor.shutdownNow();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            executor.shutdownNow();
        }
    }
}

基本上就这些。BlockingQueue让生产者消费者模式变得简洁可靠，关键是选择合适的实现类并合理设置容量，避免内存溢出或性能瓶颈。实际项目中可用于任务调度、消息中间件、日志处理等高并发场景。

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