抽象队列与阻塞队列解析

抽象队列

AbstractQueue 是个抽象类，继承 AbstractCollection，实现 Queue 接口。其中 AbstractCollection 也是个抽象类，实现了 Collection 接口。所以 AbstractQueue 实现了集合的方法，和常用的 ArrayList 等类似。

public abstract class AbstractQueue<E> extends AbstractCollection<E> implements Queue<E> {
    // 被子类使用的构造器
    protected AbstractQueue() {
    }
}

AbstractQueue 还实现 Queue 接口，Queue 源码如下：

public interface Queue<E> extends Collection<E> {
    // 将元素 e 插入队列尾部，插入成功返回 true。如果在超出 JVM 限制的时候用 add 方法会抛出异常
    boolean add(E e);

    // 将元素 e 插入队列尾部，插入成功返回 true。如果在超出 JVM 限制的时候用 offer 方法会返回false
    boolean offer(E e);

    // 检索并移除此队列的头，队列为空则抛出 NoSuchElementException
    E remove();

    // 检索并移除此队列的头，队列为空则返回 null
    E poll();

    // 检索但不移除此队列的头，队列为空则抛出 NoSuchElementException
    E element();

    // 检索但不移除此队列的头，队列为空则返回 null
    E peek();
}

AbstractQueue 在实现 add(E e) 方法时，调用 offer(E e) 添加失败则抛出异常 IllegalStateException("Queue full")。实现 remove() 方法时，调用 poll() 方法返回 null 则抛出异常 NoSuchElementException()。实现 element() 方法时，调用 peek() 方法返回 null 则抛出异常 NoSuchElementException()。

除了以上方法外，AbstractQueue 还实现了 clear() 、addAll(Collection<? extends E> c) 方法。

// 清空队列元素
public void clear() {
    while (poll() != null)
        ;
}

// 将集合中的元素全部加到队列，全部添加成功则返回 true。
// 如果集合为 null，则抛出空指针异常。如果集合和当前队列是一个，则抛出 IllegalArgumentException 异常
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    if (c == null)
        throw new NullPointerException();
    if (c == this)
        throw new IllegalArgumentException();
    boolean modified = false;
    for (E e : c)
        if (add(e))
            modified = true;
    return modified;
}

阻塞队列

在 JUC 中，BlockingQueue 很好的解决了多线程中如何高效安全“传输”数据的问题，通过一个共享的队列，可以使得数据由队列的一端输入，从另外一端输出。通过这些高效并且线程安全的队列类，为我们快速搭建高质量的多线程程序带来极大的便利。

接口中定义的方法如下：

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {
    // 将元素 e 插入队列尾部，参见 `Queue` 接口的 add 方法
    boolean add(E e);
  
    // 将元素 e 插入队列尾部，参见 `Queue` 接口的 offer 方法
    boolean offer(E e);
  
    // 将指定的元素插队列尾部，当空间不可用时会等待。
    void put(E e) throws InterruptedException;
  
    // 将指定的元素插队列尾部，当空间不可用时会等待，直到超时。
    boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
  
    // 遍历并移除队列头部元素，如果队列为空则阻塞直至有元素可移除。
    E take() throws InterruptedException;
  
    // take() 的超时版本
    E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
  
    // 返回此队列在理想情况下（在没有内存或资源约束的情况下）可以不阻塞地接受的元素的数目
    // 如果没有内在限制，则返回{@code integer.max_value}
    int remainingCapacity();
  
    // 检索并移除此队列的头，参见 `Queue` 接口的 remove 方法。
    boolean remove(Object o);

    // 是否包含，参见 Collection 接口的 contains 方法。
    public boolean contains(Object o);

    // 从队列中移除所有可用元素并将它们添加到给定集合中。
    int drainTo(Collection<? super E> c);

    // 从队列中移除指定数量的可用元素并将它们添加到给定集合中。
    int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements);
}