面试题答案
一键面试1. 不同阻塞队列特点及适用场景分析
- ArrayBlockingQueue：
- 特点：基于数组实现的有界阻塞队列。容量在创建时就固定，插入和移除操作都是原子性的，通过ReentrantLock实现线程安全。
- 对性能影响：
- 任务处理速度：由于有界，如果任务提交速度过快，队列满时新任务会被阻塞等待，直到有空间。在任务量较稳定且预估任务数在队列容量范围内时，能保证较快的处理速度。
- 资源消耗：相对固定的数组空间，不会因队列无限增长而消耗过多内存。但如果队列容量设置过小，频繁的阻塞和唤醒操作会消耗CPU资源。
- 适用场景：适合已知任务量上限且对内存使用较为敏感的场景，例如监控系统定期采集数据任务，每次采集任务量有限且稳定。
- LinkedBlockingQueue：
- 特点：基于链表实现的可选有界或无界阻塞队列。默认是无界的，这意味着理论上可以不断添加任务而不会阻塞生产者。插入和移除操作同样是原子性的，通过两把锁分别控制头部和尾部操作，减少锁竞争。
- 对性能影响：
- 任务处理速度：在无界情况下，生产者不会因队列满而阻塞，任务可以快速提交，但如果消费者处理速度跟不上，队列会无限增长。有界时则类似ArrayBlockingQueue，当队列满时生产者阻塞。
- 资源消耗：无界时可能因队列无限增长而耗尽内存；有界时，合理设置容量可控制内存消耗。在高并发场景下，两把锁机制减少锁竞争，相对单锁队列在多线程操作时性能更好。
- 适用场景：适用于任务处理速度不确定，但希望生产者不被轻易阻塞的场景，如日志收集系统，日志产生速度不确定，但需要尽量保证日志不丢失。如果担心内存耗尽，可设置有界。
- PriorityBlockingQueue：
- 特点：基于堆实现的无界阻塞队列，元素按照自然顺序或自定义顺序排序。插入操作时间复杂度为O(log(n))，移除操作时间复杂度为O(1)。
- 对性能影响：
- 任务处理速度：由于需要排序，插入和移除操作相对其他队列较慢，尤其是在队列元素较多时。但能保证高优先级任务优先处理。
- 资源消耗：无界特性可能导致内存消耗增加，且排序操作也会消耗额外CPU资源。
- 适用场景：适用于任务有优先级之分且优先级差异较大的场景，如紧急任务调度系统，需要优先处理紧急程度高的任务。
- SynchronousQueue：
- 特点：没有容量的阻塞队列，每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作，反之亦然。相当于线程之间直接移交数据，不存在任务在队列中等待的情况。
- 对性能影响：
- 任务处理速度：如果生产者和消费者线程能很好地匹配，处理速度非常快，因为没有任务排队等待。但如果两者速度不匹配，会导致线程频繁阻塞和唤醒，影响性能。
- 资源消耗：由于没有队列存储任务，内存消耗低，但频繁的线程阻塞和唤醒会消耗CPU资源。
- 适用场景：适用于任务处理速度非常快，生产者和消费者能实时匹配的场景，如实时响应系统，对请求立即处理。
2. 选择建议
- 考虑任务性质：
- 如果任务量稳定且已知上限，对内存敏感，选择ArrayBlockingQueue。
- 若任务处理速度不确定，希望生产者不被轻易阻塞，可选择LinkedBlockingQueue（根据内存情况选择有界或无界）。
- 当任务有明显优先级差异，选择PriorityBlockingQueue。
- 对于处理速度快且生产者消费者能实时匹配的任务，SynchronousQueue是较好选择。
- 结合系统资源：系统内存有限时，避免使用无界队列（如无界的LinkedBlockingQueue和PriorityBlockingQueue），防止内存溢出。同时，关注CPU资源，如SynchronousQueue虽然内存消耗低，但可能因频繁线程阻塞唤醒消耗过多CPU，需要权衡。