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如何在Java中使用BlockingDeque實(shí)現(xiàn)雙端隊(duì)列

P粉602998670

發(fā)布： 2025-10-16 15:45:01

原創(chuàng)

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BlockingDeque是Java中支持雙端阻塞操作的隊(duì)列接口，常用實(shí)現(xiàn)為LinkedBlockingDeque，適用于多線程環(huán)境下的生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型。1. 它提供add、offer、put等插入方法，對應(yīng)異常、返回false和阻塞等待三種失敗處理方式；移除和檢查操作也遵循類似命名規(guī)則。2. 基本使用示例展示了從頭部和尾部添加與取出元素的過程。3. 多線程示例中，生產(chǎn)者通過putLast向尾部添加任務(wù)，消費(fèi)者用takeFirst從頭部獲取并處理，實(shí)現(xiàn)線程間安全協(xié)作。4. 使用建議包括設(shè)置合理容量防內(nèi)存溢出，優(yōu)先使用阻塞方法如put/poll，正確處理中斷異常，并根據(jù)LIFO或FIFO需求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流向。BlockingDeque具備線程安全、阻塞等待和雙向操作優(yōu)勢，適合復(fù)雜并發(fā)場景的數(shù)據(jù)緩沖與調(diào)度。

如何在java中使用blockingdeque實(shí)現(xiàn)雙端隊(duì)列

在Java中，BlockingDeque 是一個(gè)支持兩端插入和移除操作的阻塞雙端隊(duì)列接口。它適用于多線程環(huán)境，當(dāng)隊(duì)列滿或空時(shí)，插入或移除操作會自動(dòng)阻塞，直到可以繼續(xù)操作。它是 java.util.concurrent 包的一部分，常用于生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型中需要從兩端操作數(shù)據(jù)的場景。

1. BlockingDeque 接口與實(shí)現(xiàn)類

BlockingDeque 是一個(gè)接口，最常用的實(shí)現(xiàn)類是 LinkedBlockingDeque。它基于鏈表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，支持可選的容量限制（如果不設(shè)置則為無界）。

常見方法分類如下：

插入操作：addFirst(e), addLast(e), offerFirst(e), offerLast(e), putFirst(e), putLast(e)
移除操作：removeFirst(), removeLast(), pollFirst(), pollLast(), takeFirst(), takeLast()
檢查操作：peekFirst(), peekLast()

這些方法的行為略有不同：

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以 add 開頭的方法：失敗時(shí)拋出異常
以 offer 開頭的方法：失敗時(shí)返回 false
以 put 開頭的方法：阻塞直到成功（適合并發(fā)環(huán)境）

2. 基本使用示例

下面是一個(gè)簡單的例子，展示如何創(chuàng)建并使用 LinkedBlockingDeque：

import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

public class BlockingDequeExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個(gè)可選容量的雙端阻塞隊(duì)列
        BlockingDeque<String> deque = new LinkedBlockingDeque<>(5);

        // 從尾部添加元素（不會阻塞，除非隊(duì)列滿）
        deque.addLast("item1");
        deque.addLast("item2");

        // 從頭部添加
        deque.addFirst("front-item");

        // 從尾部取出
        System.out.println(deque.pollLast()); // 輸出: item2

        // 從頭部取出
        System.out.println(deque.pollFirst()); // 輸出: front-item
    }
}

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3. 多線程環(huán)境下的使用

BlockingDeque 的最大優(yōu)勢在于多線程安全和阻塞特性。以下是一個(gè)生產(chǎn)者-消費(fèi)者示例，展示線程間的協(xié)作：

import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

class Producer implements Runnable {
    private final BlockingDeque<String> deque;

    public Producer(BlockingDeque<String> deque) {
        this.deque = deque;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 1; i <= 5; i++) {
                String item = "Task-" + i;
                deque.putLast(item); // 阻塞式插入尾部
                System.out.println("生產(chǎn)者添加: " + item);
                Thread.sleep(500);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

class Consumer implements Runnable {
    private final BlockingDeque<String> deque;

    public Consumer(BlockingDeque<String> deque) {
        this.deque = deque;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                String item = deque.takeFirst(); // 阻塞式從頭部取出
                System.out.println("消費(fèi)者處理: " + item);
                Thread.sleep(1000);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

public class ProducerConsumerExample {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingDeque<String> deque = new LinkedBlockingDeque<>(3);
        Thread producer = new Thread(new Producer(deque));
        Thread consumer = new Thread(new Consumer(deque));

        producer.start();
        consumer.start();

        try {
            producer.join();
            consumer.interrupt(); // 生產(chǎn)結(jié)束，中斷消費(fèi)者
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

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