在 Java 编程的早期阶段，位于 Oswego 市的纽约州立大学（SUNY） 的一位教授决定创建一个简单的库，以帮助开发人员构建可以更好地处理多线程情况的应用程序。这并不是说用现有的库就不能实现，但是就像有了标准网络库一样，用经过调试的、可信任的库更容易自己处理多线程。 在 Addision-Wesley 的一本相关书籍的帮助下，这个库变得越来越流行了。最终，作者 Doug Lea 决定设法让它成为 Java 平台的标准部分 —— JSR-166。这个库最后变成了 Tiger 版本的 java.util.concurrent 包。在这篇新的 驯服 Tiger 技巧中，我们将探讨 Collection Framework 中新的 Queue 接口、这个接口的非并发和并发实现、并发 Map 实现和专用于读操作大大超过写操作这种情况的并发 List 和 Set 实现。

　　介绍 Queue 接口

　　java.util 包为集合提供了一个新的基本接口： java.util.Queue 。虽然肯定可以在相对应的两端进行添加和删除而将 java.util.List 作为队列对待，但是这个新的 Queue 接口提供了支持添加、删除和检查集合的更多方法，如下所示：

　　public boolean offer(Object element)

　　public Object remove()

　　public Object poll()

　　public Object element()

　　public Object peek()

　　基本上，一个队列就是一个先入先出（FIFO）的数据结构。一些队列有大小限制，因此如果想在一个满的队列中加入一个新项，多出的项就会被拒绝。这时新的 offer 方法就可以起作用了。它不是对调用 add() 方法抛出一个 unchecked 异常，而只是得到由 offer() 返回的 false。 remove() 和 poll() 方法都是从队列中删除第一个元素（head）。 remove() 的行为与 Collection 接口的版本相似，但是新的 poll() 方法在用空集合调用时不是抛出异常，只是返回 null。因此新的方法更适合容易出现异常条件的情况。后两个方法 element() 和 peek() 用于在队列的头部查询元素。与 remove() 方法类似，在队列为空时， element() 抛出一个异常，而 peek() 返回 null。

　　使用基本队列

　　在 Tiger 中有两组 Queue 实现：实现了新 BlockingQueue 接口的和没有实现这个接口的。我将首先分析那些没有实现的。

　　在最简单的情况下，原来有的 java.util.LinkedList 实现已经改造成不仅实现 java.util.List 接口，而且还实现 java.util.Queue 接口。可以将集合看成这两者中的任何一种。清单 1 显示将 LinkedList 作为 Queue 使用的一种方法：

　　清单 1. 使用 Queue 实现

　　Queue queue = new LinkedList();

　　queue.offer("One");

　　queue.offer("Two");

　　queue.offer("Three");

　　queue.offer("Four");

　　// Head of queue should be One

　　System.out.println("Head of queue is: " + queue.poll());

　　再复杂一点的是新的 java.util.AbstractQueue 类。这个类的工作方式类似于 java.util.AbstractList 和 java.util.AbstractSet 类。在创建自定义集合时，不用自己实现整个接口，只是继承抽象实现并填入细节。使用 AbstractQueue 时，必须为方法 offer() 、 poll() 和 peek() 提供实现。像 add() 和 addAll() 这样的方法修改为使用 offer() ，而 clear() 和 remove() 使用 poll() 。最后， element() 使用 peek() 。当然可以在子类中提供这些方法的优化实现，但是不是必须这么做。而且，不必创建自己的子类，可以使用几个内置的实现， 其中两个是不阻塞队列： PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue 。

　　PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue 类在 Collection Framework 中加入两个具体集合实现。 PriorityQueue 类实质上维护了一个有序列表。加入到 Queue 中的元素根据它们的天然排序（通过其 java.util.Comparable 实现）或者根据传递给构造函数的 java.util.Comparator 实现来定位。将清单 2 中的 LinkedList 改变为 PriorityQueue 将会打印出 Four 而不是 One，因为按字母排列 —— 字符串的天然顺序 —— Four 是第一个。 ConcurrentLinkedQueue 是基于链接节点的、线程安全的队列。并发访问不需要同步。因为它在队列的尾部添加元素并从头部删除它们，所以只要不需要知道队列的大小， ConcurrentLinkedQueue 对公共集合的共享访问就可以工作得很好。收集关于队列大小的信息会很慢，需要遍历队列。

　　使用阻塞队列

　　新的 java.util.concurrent 包在 Collection Framework 中可用的具体集合类中加入了 BlockingQueue 接口和五个阻塞队列类。假如不熟悉阻塞队列概念，它实质上就是一种带有一点扭曲的 FIFO 数据结构。不是立即从队列中添加或者删除元素，线程执行操作阻塞，直到有空间或者元素可用。 BlockingQueue 接口的 Javadoc 给出了阻塞队列的基本用法，如清单 2 所示。生产者中的 put() 操作会在没有空间可用时阻塞，而消费者的 take() 操作会在队列中没有任何东西时阻塞。

　　清单 2. 使用 BlockingQueue

　　class Producer implements Runnable {

　　private final BlockingQueue queue;

　　Producer(BlockingQueue q) { queue = q; }

　　public void run() {

　　try {

　　while(true) { queue.put(produce()); }

　　} catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}

　　}

　　Object produce() { ... }

　　}

　　class Consumer implements Runnable {

　　private final BlockingQueue queue;

　　Consumer(BlockingQueue q) { queue = q; }

　　public void run() {

　　try {

　　while(true) { consume(queue.take()); }

　　} catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}

　　}

　　void consume(Object x) { ... }

　　}

　　class Setup {

　　void main() {

　　BlockingQueue q = new SomeQueueImplementation();

　　Producer p = new Producer(q);

　　Consumer c1 = new Consumer(q);

　　Consumer c2 = new Consumer(q);

　　new Thread(p).start();

　　new Thread(c1).start();

　　new Thread(c2).start();

　　}

　　}

　　五个队列所提供的各有不同：

　　ArrayBlockingQueue ：一个由数组支持的有界队列。

　　LinkedBlockingQueue ：一个由链接节点支持的可选有界队列。

　　PriorityBlockingQueue ：一个由优先级堆支持的无界优先级队列。

　　DelayQueue ：一个由优先级堆支持的、基于时间的调度队列。

　　SynchronousQueue ：一个利用 BlockingQueue 接口的简单聚集（rendezvous）机制。

　　前两个类 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 几乎相同，只是在后备存储器方面有所不同， LinkedBlockingQueue 并不总是有容量界限。无大小界限的 LinkedBlockingQueue 类在添加元素时永远不会有阻塞队列的等待（至少在其中有 Integer.MAX_VALUE 元素之前不会）。

　　PriorityBlockingQueue 是具有无界限容量的队列，它利用所包含元素的 Comparable 排序顺序来以逻辑顺序维护元素。可以将它看作 TreeSet 的可能替代物。例如，在队列中加入字符串 One、Two、Three 和 Four 会导致 Four 被第一个取出来。对于没有天然顺序的元素，可以为构造函数提供一个 Comparator 。不过对 PriorityBlockingQueue 有一个技巧。从 iterator() 返回的 Iterator 实例不需要以优先级顺序返回元素。如果必须以优先级顺序遍历所有元素，那么让它们都通过 toArray() 方法并自己对它们排序，像 Arrays.sort(pq.toArray()) 。