BlockingQueue家族(常用系列)
BlockingQueue，顾名思义即是阻塞队列，意指再读取和插入操作情况下可能(注意是可能)会出现阻塞。
在并发编程中，有时候需要使用线程安全的队列。如果要实现一个线程安全的队列有两种方式：一种是使用阻塞算法，另一种是使用非阻塞算法。
1.使用阻塞算法的队列可以用一个锁（入队和出队用同一把锁）或两个锁（入队和出队用不同的锁）等方式来实现。
2.非阻塞的实现方式则可以使用循环CAS的方式来实现。
1.1 BlockingQueue
Java中的阻塞队列
什么是阻塞队列
阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法, 意指再读取和插入操作情况下可能(注意是可能)会出现阻塞。
BlockingQueue本身是一个接口，主要定义了关于队列的各类操作方法，当发生无法继续入队或者无数据可以读出的时候，会发生如下图所示的情况。其中
Special Value为true，false，null
Blocks的方法会发生阻塞，
Throws Exception列内的方法会抛出异常，
Times Out指超过设定时间则会按照Special Value类型的方法返回true或者false。
1）支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
2）支持阻塞的移除方法：意思是在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
1.2阻塞队列和生产者-消费者模式
阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是向队列里添加元素的线程，消费者是从队列里取元素的线程。阻塞队列就是生产者用来存放元素、消费者用来获取元素的容器。
阻塞队列（Blocking queue）提供了可阻塞的put和take方法，它们与可定时的offer和poll是等价的。如果Queue已经满了，put方法会被阻塞直到有空间可用；如果Queue是空的，那么take方法会被阻塞，直到有元素可用。Queue的长度可以有限，也可以无限；无限的Queue永远不会充满，所以它的put方法永远不会阻塞。
阻塞队列简化了消费者的编码，因为take会保持阻塞直到可用数据出现。如果生产者不能足够快地产生工作，让消费者忙碌起来，那么消费者只能一直等待，直到有工作可做。同时，put方法的阻塞特性也大大地简化了生产者的编码；如果使用一个有界队列，那么当队列充满的时候，生产者就会阻塞，暂不能生成更多的工作，从而给消费者时间来赶进进度。
有界队列是强大的资源管理工具，用来建立可靠的应用程序：它们遏制那些可以产生过多工作量、具有威胁的活动，从而让你的程序在面对超负荷工作时更加健壮。
虽然生产者-消费者模式可以把生产者和消费者的代码相互解耦合，但是它们的行为还是间接地通过共享队列耦合在一起了
BlockingQueue本身只是一个接口，具体的实现交由其实现类进行定义设计,下面介绍几个实现类：
- ArrayBlockingQueue
- LinkedBlockingQueue
- SynchronousQueue
- PriorityBlockingQueue
- DelayQueue
1.3、ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue，相信大家看名字就能猜到，该阻塞队列是基于数组实现的，必须制定大小且不可变，同时使用ReentrantLock来实现并发问题的解决。同时需要注意的是ArrayBlockingQueue只有一把锁，put和take操作会相互阻塞。我们看一下其构造函数即可清楚知道
1.4、LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue十分相似，其底层是借由链表实现。除此之外，还有一个不同点，LinkedBlockingQueue拥有两个锁，因此put和take的线程可以同时运行
阻塞队列LinkedBlockingQueue是一个单向链表实现的阻塞队列,先进先出的顺序并且是无界队列,默认使用int的最大值。继承AbstractQueue,实现了BlockingQueue，Serializable接口。插入和取出使用不同的锁，putLock插入锁,takeLock取出锁，注意不接受null,添加和删除数据的时候可以并行。主要作为固定大小线程池(Executors.newFixedThreadPool())底层所使用的阻塞队列使用。
写：
add方法:如果队列已满,则抛出异常；
put方法:向队列尾部添加元素,队列已满的时候，阻塞等待。对应读方法take
offer方法:向队列尾部添加元素,队列已满的时候，直接返回false。
读：
remove移除并返回队列头部的元素,如果队列已空,则抛出NoSuchElementException异常.
element返回队列头部的元素,如果队列为空.则抛出NoSuchElementException异常.
poll移除并返回队列头部的元素,如果队列为空,则返回null；
peek返回队列头部的元素,如果队列为空,则返回null；
take移除并返回队列头部的元素,如果队列为空则阻塞；
读写操作时用到的锁：
当执行take、poll等操作时线程需要获取的锁
ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
当执行add、put、offer等操作时线程需要获取锁
ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
1.5、SynchronousQueue
SynchronousQueue的特点是只能容纳一个元素，同时SynchronousQueue使用了两种模式来管理元素，一种是使用先进先出的队列，一种是使用后进先出的栈，使用哪种模式可以通过构造函数来指定。
1.6、PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue顾名思义，按照优先级排序且无边界的队列。插入其中的元素必须实现java.lang.Comparable接口。其排序规则就按此实现。
1.7、DelayQueue
DelayQueue即为延迟队列，使得插入其中的元素在延迟一定时间后，才能获取到，插入其中的元素需要实现java.util.concurrent.Delayed接口。该接口需要实现getDelay()和compareTo()方法。getDealy()返回0或者小于0的值时，delayedQueue通过其take()方法就可以获得此元素。compareTo()方法用于实现内部元素的排序，一般情况，按元素过期时间的优先级进行排序是比较好的选择。下面我们通过一个示例来演示一下DelayQueue的使用
JDK 7提供了7个阻塞队列，如下。
·ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
·LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界int最大值阻塞队列。
·PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
·DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
·SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。
·LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
·LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
2.1.ConcurrentLinkedQueue（非阻塞）
我们一起来研究一下如何使用非阻塞的方式来实现线程安全队列ConcurrentLinkedQueue是一个基于链接节点的无界线程安全队列，它采用先进先出的规则对节点进行排序，当我们添加一个元素的时候，它会添加到队列的尾部；当我们获取一个元素时，它会返回队列头部的元素。
public class ConcurrentLinkedQueue<E> extends AbstractQueue<E>
implements Queue<E>, java.io.Serializable {
private transient volatile Node<E> head;//头指针
private transient volatile Node<E> tail;//尾指针
public ConcurrentLinkedQueue() {//初始化，head=tail=（一个空的头结点）
head = tail = new Node<E>(null);
}
private static class Node<E> {
volatile E item;
volatile Node<E> next;//内部是使用单向链表实现
......
}
......}
public boolean offer(E e) {
checkNotNull(e);
final Node<E> newNode = new Node<E>(e);//入队前，创建一个新节点
for (Node<E> t = tail, p = t;;) {//除非插入成功并返回，否则反复循环
Node<E> q = p.next;
if (q == null) {
// p is last node
if (p.casNext(null, newNode)) {//利用CAS操作，将p的next指针从旧值null更新为newNode
if (p != t) // hop two nodes at a time
casTail(t, newNode); // Failure is OK.利用CAS操作更新tail，如果失败说明其他线程添加了元素，由其他线程负责更新tail
return true;
}
// Lost CAS race to another thread; re-read next 如果添加元素失败，说明其他线程添加了元素，p后移，并继续尝试
}
else if (p == q) //如果p被移除出链表，我们需要调整指针重新指向head，否则我们指向新的tail
p = (t != (t = tail)) ? t : head;
else
//p指向tail或者q
p = (p != t && t != (t = tail)) ? t : q;
}
}casTail(cmp,value)方法用于更新tail节点。tail被设置为volatile保证可见性。
p.casNext（cmp，value）方法用于将入队节点设置为当前队列尾节点的next节点。value也被设置为volatile。
对于出队操作，也是使用CAS的方式循环尝试将元素从头部移除。
因为采用CAS操作，允许多个线程并发执行，并且不会因为加锁而阻塞线程，使得并发性能更好。
关键解释：
原子性与可见性分析之synchronized；volatile
原子性
原子是世界上的最小单位，具有不可分割性。比如 a=0；（a非long和double类型） 这个操作是不可分割的，那么我们说这个操作时原子操作。再比如：a++； 这个操作实际是a = a + 1；是可分割的，所以他不是一个原子操作。非原子操作都会存在线程安全问题，需要我们使用同步技术（sychronized）来让它变成一个原子操作。
可见性
可见性，是指线程之间的可见性，一个线程修改的状态对另一个线程是可见的。也就是一个线程修改的结果。另一个线程马上就能看到。比如：用volatile修饰的变量，就会具有可见性。volatile修饰的变量不允许线程内部缓存和重排序，即直接修改内存。所以对其他线程是可见的。
volatile 本质是在告诉jvm当前变量在寄存器中的值是不确定的,需要从主存中读取,
synchronized 则是锁定当前变量,只有当前线程可以访问该变量,其他线程被阻塞住.
