Java中的BlockingDeque

在Java中，BlockingDeque是双端队列（Deque）的一种特殊形式。它允许在队列的两端插入或删除元素，并且支持阻塞操作。简而言之，它就是一个能够在生产者和消费者之间传递元素的数据结构。本文将详细讨论BlockingDeque在Java中的使用方法和一些示例代码。

核心接口和方法

BlockingDeque提供了一些核心接口和方法，如下所示：

addFirst(E e)：在双端队列的头部添加一个元素，如队列满了，抛出IllegalStateException异常。
addLast(E e)：在双端队列的尾部添加一个元素，如队列满了，抛出IllegalStateException异常。
offerFirst(E e)：在双端队列的头部添加一个元素，如队列满了，直接返回false。
offerLast(E e)：在双端队列的尾部添加一个元素，如队列满了，直接返回false。
putFirst(E e)：在双端队列的头部添加一个元素，如队列满了，阻塞等待。
putLast(E e)：在双端队列的尾部添加一个元素，如队列满了，阻塞等待。
takeFirst()：从双端队列的头部取出一个元素，如队列为空，阻塞等待。
takeLast()：从双端队列的尾部取出一个元素，如队列为空，阻塞等待。
pollFirst()：从双端队列的头部取出一个元素，如队列为空，直接返回null。
pollLast()：从双端队列的尾部取出一个元素，如队列为空，直接返回null。
removeFirst()：从双端队列的头部删除一个元素，如队列为空，抛出NoSuchElementException异常。
removeLast()：从双端队列的尾部删除一个元素，如队列为空，抛出NoSuchElementException异常。
peekFirst()：查看双端队列的头部元素，如队列为空，直接返回null。
peekLast()：查看双端队列的尾部元素，如队列为空，直接返回null。

示例代码

让我们来看一些示例代码，以更好地理解BlockingDeque的使用方法。

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

public class Example {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        BlockingDeque<Integer> deque = new LinkedBlockingDeque<>(2);

        deque.addFirst(1);
        deque.addLast(2);

        // deque.addLast(3);// 抛出IllegalStateException异常

        deque.putFirst(0);

        System.out.println(deque.takeLast());// 2
        System.out.println(deque.takeFirst());// 0
        System.out.println(deque.pollLast());// 1
        System.out.println(deque.pollFirst());// null
    }
}

上述示例代码创建了一个容量为2的LinkedBlockingDeque，然后在其头部和尾部添加元素1和2。接着，在容量满的情况下，使用putFirst()方法将元素0添加到队列中去，该方法会一直阻塞直到队列有空余位置。最后，我们依次使用takeLast()、takeFirst()、pollLast()和pollFirst()方法取出元素，其中，takeXXX()方法是阻塞等待，而pollXXX()方法是直接返回null或者队列中的元素。

另外，BlockingDeque可以被用作生产者-消费者模式的并发队列。下面是一个示例：

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

public class ProducerConsumer {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingDeque<Integer> deque = new LinkedBlockingDeque<>(2);

        new Thread(new Producer(deque)).start();
        new Thread(new Consumer(deque)).start();
    }

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

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

        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    deque.put(i);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 生产 " + i + " 成功");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

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

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

        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    Integer value = deque.take();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 消费 " + value + " 成功");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

上述示例代码创建了一个容量为2的LinkedBlockingDeque，并启动了一个生产者线程和一个消费者线程。在生产者线程中，循环向队列中添加元素，如果队列已满，则会阻塞等待。在消费者线程中，循环从队列中取出元素，如果队列为空，则会阻塞等待。

结论

BlockingDeque作为双端队列的一种特殊形式，具有阻塞的特性。它可以被用作生产者-消费者模式的并发队列，从而实现线程安全的数据交换。在实际应用中，我们可以根据业务场景选择不同的队列实现。当我们需要在队列的两端进行插入或删除操作，并且希望在队列已满或为空时进行阻塞等待时，BlockingDeque会是一个不错的选择。