java 集合 线程

### Java 集合框架中的并发特性和线程安全实现

#### 并发集合概述
Java集合框架提供了一系列工具来处理不同类型的集合，其中包括支持并发操作的类。这些类不仅能够提高程序效率，还简化了开发人员编写多线程应用程序的工作。

#### PriorityBlockingQueue 特性
`PriorityBlockingQueue` 是一种特殊的阻塞队列，在Java 1.5版本中被引入至 `java.util.concurrent` 包内[^1]。此队列按照优先级顺序排列元素，并允许生产者和消费者模式下的线程间通信。其核心特点在于利用优先级堆结构保障有序存取的同时实现了线程安全性。

#### 线程安全保障机制
为了确保多个线程可以安全地访问共享资源而不发生冲突，Java并发库采用了多种策略和技术：

- **内置锁机制**：通过ReentrantLock等可重入锁控制对临界区代码段的独占使用权；
- **条件变量**：借助Condition接口管理等待/通知逻辑，使得某些条件下才能执行的任务得以有效协调；
- **原子更新器**：对于简单数值型字段的支持，可以直接使用AtomicInteger, AtomicLong等类完成无竞争状态改变；

例如，在`PriorityBlockingQueue.put()` 方法里就运用到了上述提到的第一项技术——当尝试向已满队列入新条目时会先获取锁再判断是否需要唤醒其他处于休眠态准备消费数据的线程[^3]。

public void put(E e) throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count == items.length)
            notFull.await(); // 使用条件变量notFull进行等待
        enqueue(e);          // 插入元素e到队列中
    } finally {
        lock.unlock();       // 解除锁定以便让出CPU给别的线程运行
    }
}

此外，还有像ConcurrentHashMap这样的哈希表映射容器也体现了良好的设计思路，它允许多个读写操作几乎完全并行化从而极大提升了吞吐量[^2]。

#### 实际应用案例分析
考虑一个简单的消息传递场景，发送方不断往队列里面放入信息，接收端则负责从中提取出来做进一步处理。这里选用`LinkedBlockingQueue`作为中介载体，因为它的FIFO性质非常适合此类需求[^4]。

// 创建固定容量大小的消息缓冲池
private static LinkedBlockingQueue<String> messageBuffer = new LinkedBlockingQueue<>(10);

/**
 * 向队列追加一条记录
 */
public static boolean addToQueue(String msg){
    return messageBuffer.offer(msg);
}

/**
 * 从队列移除最先进来的那条记录
 */
public static String takeFromQueue(){
    try{
        return messageBuffer.take(); // 若当前为空，则一直等到有东西进来为止
    }catch(InterruptedException ex){
        Thread.currentThread().interrupt();
        throw new RuntimeException(ex.getMessage(),ex);
    }
}