一、ArrayBlockingQueue概述

ArrayBlockingQueue是java并发包下一个以数组实现的阻塞队列，它是线程安全的

public class ArrayBlockingQueue extends AbstractQueueimplements BlockingQueue, java.io.Serializable {

源码分析

主要属性

//使用数组存储元素

final Object[] items;//取元素的指针

inttakeIndex;//放元素的指针

intputIndex;//元素数量

intcount;//保证并发访问的锁

final ReentrantLock lock;//非空条件

privatefinal Condition notEmpty;//非满条件

private final Condition notFull;

通过属性我们可以得出以下几个重要信息：

(1)利用数组存储元素；

(2)通过放指针和取指针来标记下一次操作的位置；

(3)利用重入锁来保证并发安全；

主要构造方法

public ArrayBlockingQueue(intcapacity) {this(capacity, false);

}public ArrayBlockingQueue(intcapacity, boolean fair) {if (capacity <= 0)throw newIllegalArgumentException();//初始化数组

this.items = newObject[capacity];//创建重入锁及两个条件

lock = newReentrantLock(fair);

notEmpty= lock.newCondition();

notFull= lock.newCondition();

}

通过构造方法我们可以得出以下两个结论：

(1)ArrayBlockingQueue初始化时必须传入容量，也就是数组的大小；

(2)可以通过构造方法控制重入锁的类型是公平锁还是非公平锁；

入队

入队有四个方法，它们分别是add(E e)、offer(E e)、put(E e)、offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)，它们有什么区别呢？

publicboolean add(E e) {//调用父类的add(e)方法

returnsuper.add(e);

}//super.add(e)

publicboolean add(E e) {//调用offer(e)如果成功返回true，如果失败抛出异常

if(offer(e))return true;else

throw new IllegalStateException("Queue full");

}publicboolean offer(E e) {//元素不可为空

checkNotNull(e);

final ReentrantLocklock = this.lock;//加锁

lock.lock();try{if (count ==items.length)//如果数组满了就返回false

return false;else{//如果数组没满就调用入队方法并返回true

enqueue(e);return true;

}

}finally{//解锁

lock.unlock();

}

}public voidput(E e) throws InterruptedException {

checkNotNull(e);

final ReentrantLocklock = this.lock;//加锁，如果线程中断了抛出异常

lock.lockInterruptibly();try{//如果数组满了，使用notFull等待//notFull等待的意思是说现在队列满了//只有取走一个元素后，队列才不满//然后唤醒notFull，然后继续现在的逻辑//这里之所以使用while而不是if//是因为有可能多个线程阻塞在lock上//即使唤醒了可能其它线程先一步修改了队列又变成满的了//这时候需要再次等待

while (count ==items.length)

notFull.await();//入队

enqueue(e);

}finally{//解锁

lock.unlock();

}

}public boolean offer(E e, longtimeout, TimeUnit unit)

throws InterruptedException {

checkNotNull(e);long nanos =unit.toNanos(timeout);

final ReentrantLocklock = this.lock;//加锁

lock.lockInterruptibly();try{//如果数组满了，就阻塞nanos纳秒//如果唤醒这个线程时依然没有空间且时间到了就返回false

while (count ==items.length) {if (nanos <= 0)return false;

nanos=notFull.awaitNanos(nanos);

}//入队

enqueue(e);return true;

}finally{//解锁

lock.unlock();

}

}private voidenqueue(E x) {

final Object[] items= this.items;//把元素直接放在放指针的位置上

items[putIndex] =x;//如果放指针到数组尽头了，就返回头部

if (++putIndex ==items.length)

putIndex= 0;//数量加1

count++;//唤醒notEmpty，因为入队了一个元素，所以肯定不为空了

notEmpty.signal();

}

(1)add(e)时如果队列满了则抛出异常；

(2)offer(e)时如果队列满了则返回false；

(3)put(e)时如果队列满了则使用notFull等待；

(4)offer(e, timeout, unit)时如果队列满了则等待一段时间后如果队列依然满就返回false；

(5)利用放指针循环使用数组来存储元素；

出队

出队有四个方法，它们分别是remove()、poll()、take()、poll(long timeout, TimeUnit unit)，它们有什么区别呢？

publicE remove() {//调用poll()方法出队

E x =poll();if (x != null)//如果有元素出队就返回这个元素

returnx;else

//如果没有元素出队就抛出异常

throw newNoSuchElementException();

}publicE poll() {

final ReentrantLocklock = this.lock;//加锁

lock.lock();try{//如果队列没有元素则返回null，否则出队

return (count == 0) ? null: dequeue();

}finally{lock.unlock();

}

}publicE take() throws InterruptedException {

final ReentrantLocklock = this.lock;//加锁

lock.lockInterruptibly();try{//如果队列无元素，则阻塞等待在条件notEmpty上

while (count == 0)

notEmpty.await();//有元素了再出队

returndequeue();

}finally{//解锁

lock.unlock();

}

}public E poll(longtimeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {long nanos =unit.toNanos(timeout);

final ReentrantLocklock = this.lock;//加锁

lock.lockInterruptibly();try{//如果队列无元素，则阻塞等待nanos纳秒//如果下一次这个线程获得了锁但队列依然无元素且已超时就返回null

while (count == 0) {if (nanos <= 0)return null;

nanos=notEmpty.awaitNanos(nanos);

}returndequeue();

}finally{lock.unlock();

}

}privateE dequeue() {

final Object[] items= this.items;

@SuppressWarnings("unchecked")//取取指针位置的元素

E x =(E) items[takeIndex];//把取指针位置设为null

items[takeIndex] = null;//取指针前移，如果数组到头了就返回数组前端循环利用

if (++takeIndex ==items.length)

takeIndex= 0;//元素数量减1

count--;if (itrs != null)

itrs.elementDequeued();//唤醒notFull条件

notFull.signal();returnx;

}

(1)remove()时如果队列为空则抛出异常；

(2)poll()时如果队列为空则返回null；

(3)take()时如果队列为空则阻塞等待在条件notEmpty上；

(4)poll(timeout, unit)时如果队列为空则阻塞等待一段时间后如果还为空就返回null；

(5)利用取指针循环从数组中取元素；

总结

(1)ArrayBlockingQueue不需要扩容，因为是初始化时指定容量，并循环利用数组；

(2)ArrayBlockingQueue利用takeIndex和putIndex循环利用数组；

(3)入队和出队各定义了四组方法为满足不同的用途；

(4)利用重入锁和两个条件保证并发安全；

彩蛋

(1)论BlockingQueue中的那些方法？

BlockingQueue是所有阻塞队列的顶级接口，它里面定义了一批方法，它们有什么区别呢？

操作抛出异常返回特定值阻塞超时

入队

add(e)

offer(e)——false

put(e)

offer(e, timeout, unit)

出队

remove()

poll()——null

take()

poll(timeout, unit)

检查

element()

peek()——null

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(2)ArrayBlockingQueue有哪些缺点呢？

a)队列长度固定且必须在初始化时指定，所以使用之前一定要慎重考虑好容量；

b)如果消费速度跟不上入队速度，则会导致提供者线程一直阻塞，且越阻塞越多，非常危险；

c)只使用了一个锁来控制入队出队，效率较低，那是不是可以借助分段的思想把入队出队分裂成两个锁呢？且听下回分解。