线程池队列

在 Java 中创建线程池（如 ThreadPoolExecutor）时，任务队列（BlockingQueue<Runnable>）的选择至关重要。有界队列 vs 无界队列 直接影响系统的稳定性、内存安全和容错能力。

下面系统梳理常见的队列类型，并明确标注哪些是有界、哪些是无界，以及各自的适用场景。


✅ 一、常见队列类型对比

队列实现是否有界默认容量特点是否推荐用于生产
ArrayBlockingQueue✅ 有界必须指定容量（如 new ArrayBlockingQueue<>(100)）基于数组，FIFO，有界阻塞队列✅ 强烈推荐
LinkedBlockingQueue⚠️ 默认无界，可设为有界无参构造：Integer.MAX_VALUE（≈21亿）
有参构造：new LinkedBlockingQueue<>(100) → 有界		基于链表，FIFO，可配置为有界或无界✅ 仅当显式指定容量时推荐
SynchronousQueue✅ 有界（容量=0）无容量概念不存储元素，直接移交任务给线程；若无线程空闲，则阻塞提交者✅ 适用于高吞吐、低延迟场景（如 Web 服务器）
PriorityBlockingQueue❌ 无界无界（初始容量11，自动扩容）按优先级排序，无界⚠️ 谨慎使用（可能 OOM）
DelayQueue❌ 无界无界延迟执行任务，无界⚠️ 谨慎使用
🔥 关键结论： 真正“无界”的队列：LinkedBlockingQueue()（无参）、PriorityBlockingQueue、DelayQueue 可控制为有界的队列：LinkedBlockingQueue(capacity)、ArrayBlockingQueue 特殊有界队列：SynchronousQueue（容量为 0）


✅ 二、深入解析

1. ArrayBlockingQueue（有界）

  • 底层：Object 数组
  • 特点：
  • 适用：对内存敏感、需严格控制任务堆积的场景

2. LinkedBlockingQueue（默认无界！）

  • 底层：单向链表
  • 陷阱：
  • 风险：无参构造在高负载下会持续堆积任务 → 内存溢出（OOM）
  • 建议：永远不要用无参构造！

3. SynchronousQueue（容量=0）

  • 行为：
  • 优点：无任务堆积，响应快
  • 缺点：若线程池满，提交线程会卡住（可能引发线程饥饿）
  • 典型应用：Executors.newCachedThreadPool() 的队列（配合 maxPoolSize = Integer.MAX_VALUE）

4. 无界队列（PriorityBlockingQueue, DelayQueue）

  • 共同问题：无法触发拒绝策略（因为队列永远不会满）
  • 后果：任务无限堆积 → 内存耗尽 → JVM Crash
  • 使用前提：任务量绝对可控（如内部定时任务），且有外部限流


✅ 三、生产环境最佳实践

原则说明
🚫 禁止使用无界队列尤其是 new LinkedBlockingQueue()（无参）
✅ 必须使用有界队列推荐 ArrayBlockingQueue 或 LinkedBlockingQueue(n)
📏 队列容量需压测确定根据 QPS、处理耗时、SLA 计算合理值
🛡️ 配合拒绝策略如 AbortPolicy（快速失败）或 CallerRunsPolicy（背压）
📊 必须监控队列使用率、拒绝次数、任务等待时间


✅ 四、错误示例 vs 正确示例

❌ 危险代码（可能导致 OOM）

// 无界队列！生产环境大忌！
ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
    5, 5, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
    new LinkedBlockingQueue<>() // 容量 = 2147483647
);

✅ 安全代码（推荐）

// 有界队列 + 显式拒绝策略
ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
    5, 10, 60L, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<>(100), // 或 new LinkedBlockingQueue<>(100)
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);


✅ 五、如何选择？

场景推荐队列
通用业务线程池ArrayBlockingQueue（容量 100~1000）
高吞吐、低延迟（如网关）SynchronousQueue
需要任务排序PriorityBlockingQueue（但必须限流！）
延迟任务DelayQueue（配合外部限流）


总结

队列类型有界？生产可用？备注
ArrayBlockingQueue✅ 是✅ 强烈推荐安全、可控
LinkedBlockingQueue(n)✅ 是✅ 推荐必须指定 n
LinkedBlockingQueue()❌ 否❌ 禁止默认无界，OOM 风险
SynchronousQueue✅（容量=0）✅ 特定场景适合 cached 线程池
PriorityBlockingQueue❌ 否⚠️ 谨慎仅限可控任务量
DelayQueue❌ 否⚠️ 谨慎同上
💡 记住：“有界”是稳定性的底线，“无界”是 OOM 的开始。在生产环境中，所有队列都必须有界，并配合合理的拒绝策略和监控。