1. 什么是 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue?
- ArrayBlockingQueue：是一个基于数组实现的有界阻塞队列，它按照先进先出（FIFO）的原则对元素进行排序。
- LinkedBlockingQueue：是一个基于链表实现的可选有界或无界阻塞队列，它也按照先进先出（FIFO）的原则对元素进行排序。
2. 为什么需要 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue?
在多线程编程中，我们经常需要使用队列来实现线程间的数据共享。而阻塞队列是一种特殊的队列，当队列为空时，从队列中获取元素的操作会被阻塞；当队列满时，往队列中添加元素的操作会被阻塞。这样可以有效地控制线程之间的协作和同步。
ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 都是 Java 并发包提供的线程安全的阻塞队列实现，它们提供了不同的特性和适用场景。
3. ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 的实现原理?
ArrayBlockingQueue
- ArrayBlockingQueue 内部使用一个定长数组来存储元素，通过两个指针分别指向队头和队尾。
- 当往队列中添加元素时，如果队列已满，则添加操作会被阻塞，直到有空闲位置。
- 当从队列中获取元素时，如果队列为空，则获取操作会被阻塞，直到有可用元素。
- ArrayBlockingQueue 使用 ReentrantLock 来保证线程安全，并通过 Condition 实现阻塞和唤醒机制。
LinkedBlockingQueue
- LinkedBlockingQueue 内部使用一个链表来存储元素，每个节点包含一个元素和指向下一个节点的引用。
- 当往队列中添加元素时，如果队列已满（对于有界队列），则添加操作会被阻塞，直到有空闲位置。
- 当从队列中获取元素时，如果队列为空，则获取操作会被阻塞，直到有可用元素。
- LinkedBlockingQueue 使用两把锁分别控制队头和队尾的访问，以提高并发性能。
4. ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 的使用示例
ArrayBlockingQueue 示例：
代码语言：javascript复制import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
public class ArrayBlockingQueueExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 创建一个容量为3的ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
// 往队列中添加元素
queue.put(1);
queue.put(2);
queue.put(3);
// 队列已满，添加操作会被阻塞
queue.put(4);
// 从队列中获取元素
int element = queue.take();
System.out.println("取出元素：" element);
// 队列已空，获取操作会被阻塞
int element2 = queue.take();
}
}LinkedBlockingQueue 示例：
代码语言：javascript复制import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
public class LinkedBlockingQueueExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 创建一个容量为3的LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(3);
// 往队列中添加元素
queue.put(1);
queue.put(2);
queue.put(3);
// 队列已满，添加操作会被阻塞
queue.put(4);
// 从队列中获取元素
int element = queue.take();
System.out.println("取出元素：" element);
// 队列已空，获取操作会被阻塞
int element2 = queue.take();
}
}5. ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 的优点
- ArrayBlockingQueue：
- 内部使用数组实现，读写性能较高。
- 支持有界队列，可以限制队列的大小。
- LinkedBlockingQueue：
- 内部使用链表实现，插入和删除性能较高。
- 支持可选的有界或无界队列。
6. ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 的缺点
- ArrayBlockingQueue：
- 容量固定，不支持动态扩容。
- 在并发情况下，可能存在线程饥饿问题（某些线程一直无法获取到锁）。
- LinkedBlockingQueue：
- 内存消耗较大，因为每个节点都需要额外的空间来存储引用。
- 在并发情况下，可能存在线程饥饿问题（某些线程一直无法获取到锁）。
7. ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 的使用注意事项
- ArrayBlockingQueue：
- 需要指定队列的容量大小。
- 当队列已满时，添加操作会被阻塞。
- 当队列为空时，获取操作会被阻塞。
- LinkedBlockingQueue：
- 可以选择有界或无界队列。
- 当队列已满时（对于有界队列），添加操作会被阻塞。
- 当队列为空时，获取操作会被阻塞。
8. 总结
ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 是 Java 并发包提供的线程安全的阻塞队列实现。它们分别基于数组和链表来存储元素，并提供了不同的特性和适用场景。ArrayBlockingQueue 适合读写性能较高、固定容量的场景；而 LinkedBlockingQueue 适合插入和删除性能较高、可选有界或无界的场景。在使用时需要根据具体需求选择合适的队列实现。
参考资料
[1]
首发博客地址: https://blog.zysicyj.top/
[2]
面试题手册: https://store.amazingmemo.com/chapterDetail/1685324709017001
[3]
系列文章地址: https://blog.zysicyj.top/categories/技术文章/后端技术/系列文章/面试题精讲/
