我是如何实现一个简单的阻塞队列的

左手的ㄟ右手 2023-09-26 22:33 13阅读 0赞

阻塞队列是一种数据结构，具有线程安全的特性，它可以在多线程环境下使用，实现线程之间的数据传递。在本文中，我们将介绍如何使用Java语言实现一个简单的阻塞队列，包括详细的代码流程和解析。

### 实现流程 ###

1.  定义一个阻塞队列类，并包含以下成员变量：
    
     *  `queue`：用于存储队列元素的数组
     *  `capacity`：队列的容量
     *  `count`：队列中元素的个数
     *  `putIndex`：元素添加的索引
     *  `takeIndex`：元素取出的索引
2.  定义阻塞队列类的构造函数，并初始化以上成员变量
3.  定义阻塞队列的添加元素方法`put()`，实现如下：
    
     *  判断队列是否已满，如果是则阻塞等待
     *  如果队列未满，则添加元素到队列中，更新`count`和`putIndex`
     *  唤醒所有等待在队列上的线程
4.  定义阻塞队列的取出元素方法`take()`，实现如下：
    
     *  判断队列是否为空，如果是则阻塞等待
     *  如果队列不为空，则取出队列中的元素，更新`count`和`takeIndex`
     *  唤醒所有等待在队列上的线程
5.  定义阻塞队列的判断队列是否已满的方法`isFull()`，实现如下：
    
     *  如果队列中元素个数等于容量，则队列已满，返回`true`
     *  否则，队列未满，返回`false`
6.  定义阻塞队列的判断队列是否为空的方法`isEmpty()`，实现如下：
    
     *  如果队列中元素个数为0，则队列为空，返回`true`
     *  否则，队列不为空，返回`false`

### 代码实现 ###

public class BlockingQueue<T> {
        
        private T[] queue;
        private int capacity;
        private int count;
        private int putIndex;
        private int takeIndex;
    
        public BlockingQueue(int capacity) {
        
            this.capacity = capacity;
            queue = (T[]) new Object[capacity];
        }
    
        public synchronized void put(T element) throws InterruptedException {
        
            while (isFull()) {
        
                wait();
            }
            queue[putIndex] = element;
            putIndex = (putIndex + 1) % capacity;
            count++;
            notifyAll();
        }
    
        public synchronized T take() throws InterruptedException {
        
            while (isEmpty()) {
        
                wait();
            }
            T element = queue[takeIndex];
            takeIndex = (takeIndex + 1) % capacity;
            count--;
            notifyAll();
            return element;
        }
    
        public synchronized boolean isFull() {
        
            return count == capacity;
        }
    
        public synchronized boolean isEmpty() {
        
            return count == 0;
        }
    }

### 解析 ###

以上代码实现了一个基本的阻塞队列，其中：

*  使用了Java的泛型，可以存储任意类型的元素
 *  使用了`synchronized`关键字，保证了线程的安全性
 *  使用了对象的`wait()`和`notifyAll()`方法，实现了线程的阻塞和唤醒

在使用阻塞队列时，可以在生产者线程中使用`put()`方法添加元素，如果队列已满则阻塞等待；在消费者线程中使用`take()`方法取出元素，如果队列为空则阻塞等待。这样可以实现线程之间的数据传递和同步。