ArrayBlockingQueue源码解析

注意：在阅读本文之前或在阅读的过程中，需要用到ReentrantLock，内容见《第五章 ReentrantLock源码解析1--获得非公平锁与公平锁lock()》《第六章 ReentrantLock源码解析2--释放锁unlock()》《第七章 ReentrantLock总结》

1、对于ArrayBlockingQueue需要掌握以下几点

• 创建
• 入队（添加元素）
• 出队（删除元素）

2、创建

• public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair)
• public ArrayBlockingQueue(int capacity)

使用方法：

• Queue<String> abq = new ArrayBlockingQueue<String>(2);
• Queue<String> abq = new ArrayBlockingQueue<String>(2,true);

通过使用方法，可以看出ArrayBlockingQueue支持ReentrantLock的公平锁模式与非公平锁模式，对于这两种模式，查看本文开头的文章即可。

源代码如下：

 

 

注意：

• ArrayBlockingQueue的组成：一个对象数组+1把锁ReentrantLock+2个条件Condition
• 在查看源码的过程中，也要模仿带条件锁的使用，这个双条件锁模式是很经典的模式

3、入队

3.1、public boolean offer(E e)

原理：

• 在队尾插入一个元素， 如果队列没满，立即返回true； 如果队列满了，立即返回false

使用方法：

• abq.offer("hello1");

源代码：

 

 

 

代码非常简单，流程看注释即可，只有一点注意点：

• 在插入元素结束后，唤醒等待notEmpty条件（即获取元素）的线程，可以发现这类似于生产者-消费者模式

3.2、public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException

原理：

• 在队尾插入一个元素,，如果数组已满，则进入等待，直到出现以下三种情况：
  • 被唤醒
  • 等待时间超时
  • 当前线程被中断

使用方法：

 

源代码：

 

注意：

• awaitNanos(nanos)是AQS中的一个方法，这里就不详细说了，有兴趣的自己去查看AQS的源代码。
• lockInterruptibly()与lock()的区别见注释

3.3、public void put(E e) throws InterruptedException

原理：

• 在队尾插入一个元素，如果队列满了，一直阻塞，直到数组不满了或者线程被中断

使用方法：

 

源代码：

 

4、出队

4.1、public E poll()

原理：

• 如果没有元素，直接返回null；如果有元素，将队头元素置null，但是要注意队头是随时变化的，并非一直是items[0]。

使用方法：

abq.poll();

源代码：

 

 

4.2、public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException

原理：

• 从对头删除一个元素，如果数组不空，出队；如果数组已空且已经超时，返回null；如果数组已空且时间未超时，则进入等待，直到出现以下三种情况：
  • 被唤醒
  • 等待时间超时
  • 当前线程被中断

使用方法：

 

源代码：

 

4.3、public E take() throws InterruptedException

原理：

• 将队头元素出队，如果队列空了，一直阻塞，直到数组不为空或者线程被中断

使用方法：

 

源代码：

 

  

总结：

1、具体入队与出队的原理图：这里只说一种情况，见下图，途中深色部分表示已有元素，浅色部分没有元素。

上面这种情况是怎么形成的呢？当队列满了，这时候，队头元素为items[0]出队了，就形成上边的这种情况。

假设现在又要出队了，则现在的队头元素是items[1]，出队后就形成下面的情形。

出队后，对头元素就是items[2]了，假设现在有一个元素将要入队，根据inc方法，我们可以得知，他要插入到items[0]去，入队了形成下图：

以上就是整个入队出队的流程，inc方法上边已经给出，这里再贴一遍：

 

2、三种入队对比：

• offer(E e)：如果队列没满，立即返回true； 如果队列满了，立即返回false-->不阻塞
• put(E e)：如果队列满了，一直阻塞，直到数组不满了或者线程被中断-->阻塞
• offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：在队尾插入一个元素,，如果数组已满，则进入等待，直到出现以下三种情况：-->阻塞
  • 被唤醒
  • 等待时间超时
  • 当前线程被中断

3、三种出对对比：

• poll()：如果没有元素，直接返回null；如果有元素，出队
• take()：如果队列空了，一直阻塞，直到数组不为空或者线程被中断-->阻塞
• poll(long timeout, TimeUnit unit)：如果数组不空，出队；如果数组已空且已经超时，返回null；如果数组已空且时间未超时，则进入等待，直到出现以下三种情况：
  • 被唤醒
  • 等待时间超时
  • 当前线程被中断