我应该在 Java 中使用哪个并发 Queue 实现？

来自 JavaDocs:

  • 当许多线程共享对公共集合的访问时，并发 LinkedQueue是一个合适的选择。此队列不允许空元素。
  • ArrayBlockingQueue 是一个经典的“有界缓冲区”，其中一个固定大小的数组保存生产者插入的、消费者提取的元素。此类支持可选的公平性策略，用于排序等待的生产者和使用者线程
  • LinkedBlockingQueue 通常比基于数组的队列具有更高的吞吐量，但在大多数并发应用程序中，性能的可预测性较差。

我有两个场景，一个需要队列来支持许多生产者(使用它的线程)和一个消费者，另一个是反过来的。

我不知道该使用哪个实现。有人能解释一下它们之间的区别吗？

此外，ArrayBlockingQueue中的“可选公平策略”是什么？

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你的问题题目提到了阻塞队列。然而，ConcurrentLinkedQueue是 没有一个阻塞队列。

BlockingQueue是 ArrayBlockingQueue、 DelayQueue、 LinkedBlockingDeque、 LinkedBlockingQueue、 PriorityBlockingQueue和 SynchronousQueue。

其中一些显然不适合您的用途(DelayQueue、 PriorityBlockingQueue和 SynchronousQueue)。LinkedBlockingQueue和 LinkedBlockingDeque是相同的，只是后者是一个双端队列(它实现了 Deque 接口)。

由于 ArrayBlockingQueue只有在您想要限制元素数量时才有用，因此我坚持使用 LinkedBlockingQueue。

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基本上，它们之间的区别在于性能特征和阻塞行为。

首先，ArrayBlockingQueue是一个固定大小的队列。因此，如果将大小设置为10，并尝试插入第11个元素，则 insert 语句将阻塞，直到另一个线程删除一个元素。公平性问题是，如果多个线程试图同时插入和删除(换句话说，在 Queue 被阻塞期间) ，会发生什么情况。公平算法确保询问的第一个线程是获取。否则，给定的线程可能比其他线程等待的时间更长，从而导致不可预测的行为(有时一个线程只需要几秒钟，因为后来启动的其他线程首先得到了处理)。取舍之处在于，管理公平性需要开销，从而降低吞吐量。

LinkedBlockingQueue和 ConcurrentLinkedQueue之间最重要的区别是，如果从 LinkedBlockingQueue请求一个元素，而队列为空，那么线程将等待，直到那里有一个元素。ConcurrentLinkedQueue将立即返回，并带有空队列的行为。

这取决于你是否需要阻挡。你有许多生产者和一个消费者，听起来像是这样。另一方面，如果您有许多消费者而只有一个生产者，那么您可能不需要阻塞行为，并且可能乐于让消费者检查队列是否为空，如果为空则继续前进。

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ConcurrentLinkedQueue 意味着不采用锁(即不进行同步(this)或 锁，锁调用)。在修改期间，它将使用一个 CAS-比较与交换操作来查看头/尾节点是否仍然与启动时相同。如果是，则操作成功。如果头/尾节点不同，它将旋转并重试。

LinkedBlockingQueue 将在任何修改之前获取锁。所以你的报价电话会被屏蔽，直到他们拿到锁。您可以使用占用 TimeUnit 的服务重载来表明您只愿意在放弃添加之前等待 X 段时间(通常适用于消息类型队列，其中消息在 X 个毫秒之后失效)。

公平意味着 Lock 实现将保持线程的有序性。这意味着如果线程 A 进入，然后线程 B 进入，线程 A 将首先获得锁。没有公平，真正发生的事情是不确定的。它很可能是计划中的下一个线程。

至于用哪个，要看情况了。我倾向于使用 并发 LinkedQueue，因为生产者将工作放入队列所需的时间是多种多样的。我没有很多制片人在同一时间制作。但消费者方面则更为复杂，因为投票不会进入良好的睡眠状态。你得自己处理。

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ArrayBlockingQueue 具有较低的内存占用，它可以重用元素节点，而不像 LinkedBlockingQueue 那样必须为每个新插入创建一个 LinkedBlockingQueue $Node 对象。

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  1. SynchronousQueue(取自另一个 有个问题)

SynchronousQueue更像是一种切换，而 LinkedBlockingQueue只允许单个元素。不同之处在于，对 SynchronousQueue的 put()调用在有相应的 take()调用之前不会返回，但是对于大小为1的 LinkedBlockingQueue，put()调用(对空队列)将立即返回。它实际上是 BlockingQueue实现，用于在不需要队列时(不需要维护任何挂起的数据)。

  1. LinkedBlockingQueue(LinkedList实现但不完全是 JDK 实现的 LinkedList它使用静态内部类 Node 来维护元素之间的链接)

LinkedBlockingQueue 的构造函数

public LinkedBlockingQueue(int capacity)
{
if (capacity < = 0) throw new IllegalArgumentException();
this.capacity = capacity;
last = head = new Node< E >(null);   // Maintains a underlying linkedlist. ( Use when size is not known )
}

用于维护链接的节点类

static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node(E x) { item = x; }
}

3. ArrayBlockingQueue (Array 实现)

ArrayBlockingQueue 的构造函数

public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair)
{
if (capacity < = 0)
throw new IllegalArgumentException();
this.items = new Object[capacity]; // Maintains a underlying array
lock = new ReentrantLock(fair);
notEmpty = lock.newCondition();
notFull =  lock.newCondition();
}

从构造函数来看，ArrayBlockingQueue和 LinkedBlockingQueue最大的区别是 底层数据结构 Array 和其他 linkedList。

ArrayBlockingQueue使用 单锁双条件算法，LinkedBlockingQueue是“两个锁队列”算法的变体，它有2个锁2个条件(take Lock，putLock)

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ConcurrentLinkedQueue 是无锁的，而 LinkedBlockingQueue 不是。每次调用 LinkedBlockingQueue.put ()或 LinkedBlockingQueue.take ()时，首先需要获取锁。换句话说，LinkedBlockingQueue 的并发性很差。如果您关心性能，请尝试 ConcurrentLinkedQueue + LockSupport。


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