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Java中的阻塞队列有界和无界区别

backend 2025/5/15 2:10:29

在Java中，阻塞队列（Blocking Queue）是一个线程安全的队列，它能够在队列为空时使消费者线程阻塞，或者在队列满时使生产者线程阻塞。阻塞队列在并发编程中非常常见，特别是在生产者-消费者问题的场景中。

阻塞队列可以分为有界阻塞队列和无界阻塞队列。

1. 有界阻塞队列（Bounded Blocking Queue）

有界阻塞队列是指队列的大小是有限制的。当队列已满时，生产者线程会被阻塞，直到队列中有空间可以插入新元素为止。同样，当队列为空时，消费者线程会被阻塞，直到队列中有新元素可供消费。

使用场景：

任务队列：在有并发消费者时，队列大小有限制，以防止内存溢出。
流控：通过限制队列的大小来防止生产者过快地生成任务，导致资源消耗过大。

代码示例：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;public class BoundedBlockingQueueExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 创建一个有界阻塞队列，容量为5BlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(5);// 生产者线程Thread producer = new Thread(() -> {try {for (int i = 0; i < 10; i++) {queue.put(i); // 如果队列满了，生产者会被阻塞System.out.println("Produced: " + i);}} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}});// 消费者线程Thread consumer = new Thread(() -> {try {for (int i = 0; i < 10; i++) {Integer item = queue.take(); // 如果队列为空，消费者会被阻塞System.out.println("Consumed: " + item);}} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}});producer.start();consumer.start();producer.join();consumer.join();}
}

解释：

ArrayBlockingQueue 是一个典型的有界阻塞队列，容量为 5。
生产者线程会在队列满时被阻塞，消费者线程会在队列为空时被阻塞。

2. 无界阻塞队列（Unbounded Blocking Queue）

无界阻塞队列是指队列的大小没有限制，理论上可以容纳无限个元素。在无界阻塞队列中，生产者不会因为队列已满而被阻塞，而是会一直将元素放入队列中；同样，消费者也不会因为队列为空而被阻塞（虽然通常会等待有新的元素可供消费）。

使用场景：

不需要流控：当生产者生成数据的速度远慢于消费者时，队列大小无所谓。
动态扩展：当队列的大小没有明确限制时，可以适应生产者和消费者之间不平衡的情况。

代码示例：

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;public class UnboundedBlockingQueueExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 创建一个无界阻塞队列BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>();// 生产者线程Thread producer = new Thread(() -> {try {for (int i = 0; i < 10; i++) {queue.put(i); // 不会被阻塞，因为队列是无界的System.out.println("Produced: " + i);}} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}});// 消费者线程Thread consumer = new Thread(() -> {try {for (int i = 0; i < 10; i++) {Integer item = queue.take(); // 如果队列为空，消费者会被阻塞System.out.println("Consumed: " + item);}} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}});producer.start();consumer.start();producer.join();consumer.join();}
}

解释：

LinkedBlockingQueue 是一个典型的无界阻塞队列。
由于是无界的，生产者不会因为队列满而被阻塞，消费者会等到有新的元素可供消费。

有界与无界阻塞队列的比较

特性	有界阻塞队列	无界阻塞队列
队列大小	有限	无限（理论上没有大小限制）
生产者行为	队列满时，生产者会被阻塞	队列大小不受限制，生产者不会阻塞
消费者行为	队列空时，消费者会被阻塞	队列为空时，消费者会被阻塞
内存使用	队列大小受限，避免内存溢出	内存可能被用尽，造成资源消耗过大
典型应用场景	任务队列、流控、资源管理	数据传输、生产者消费者模型（当生产者慢于消费者时）