JUC阻塞队列-ArrayBlockingQueue

你的名字 2022-11-22 10:11 200阅读 0赞

## ArrayBlockingQueue ##

### 文章目录 ###

*   *  ArrayBlockingQueue
     *   *  1. 成员
         *  2. 基本操作
         *   *  2.1 构造方法
             *  2.2 入队
             *  2.3 出队
         *  3. 注意

### 1. 成员 ###

`ArrayBlockingQueue`是基于数组这种数据结构实现的阻塞队列

final Object[] items;// 存放队列元素的数组
    		int takeIndex; // 指向出队元素的指针
        int putIndex; // 入队指针
        int count; // 队列元素数量

阻塞队列实现的关键：一把锁 + 两个等待队列

final ReentrantLock lock; // 入队出队要加锁
        private final Condition notEmpty; // 
        private final Condition notFull; //

### 2. 基本操作 ###

#### 2.1 构造方法 ####

指定容量构造，默认是非公平锁

public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
        
            this(capacity, false);
        }

实际构造方法：

public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
        
            if (capacity <= 0)
                throw new IllegalArgumentException();
            this.items = new Object[capacity];
            lock = new ReentrantLock(fair);
            notEmpty = lock.newCondition();
            notFull =  lock.newCondition();
        }

#### 2.2 入队 ####

元素入队需要加锁，当队列满了则阻塞当前线程，`offer()`入队成功返回`true`，失败直接返回`false`

public boolean offer(E e) {
        
            checkNotNull(e);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();// 每次入队都需要加锁
            try {
        
                if (count == items.length)//如果队列已满，直接返回false
                    return false;
                else {
        
                    enqueue(e);
                    return true;
                }
            } finally {
        
                lock.unlock();//入队成功则解锁
            }
        }

在看一个`add()`方法，实际调的还是offer，但是如果入队失败了，是直接抛出一个【队列已满】的异常

public boolean add(E e) {
        
            return super.add(e);
        }
    
        public boolean add(E e) {
        
            if (offer(e))//实际调的还是offer，但是如果入队失败了，是直接抛出一个【队列已满】的异常
                return true;
            else
                throw new IllegalStateException("Queue full");
        }

再看一个`put()`方法

public void put(E e) throws InterruptedException {
        
            checkNotNull(e);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lockInterruptibly();
            try {
        
                while (count == items.length)// 跟offer方法不同的是，如果队列已满，则会一直阻塞
                    notFull.await();
                enqueue(e);
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }

实际入队方法：

private void enqueue(E x) {
        
            // assert lock.getHoldCount() == 1;
            // assert items[putIndex] == null;
            final Object[] items = this.items;
            items[putIndex] = x;// 入队就是在putindex指针对应位置添加元素后移动putIndex指针
            if (++putIndex == items.length)// 如果putIndex到了数组末端，则重新从数组头部开始
                putIndex = 0;
            count++;
            notEmpty.signal(); // 入队成功后，唤醒在等待的队列消费者
        }

综上所述：

*  `offer()`：入队成功失败都有一定的返回值
 *  `add()`：实际调的就是`offer()`，但是入队成功返回的是`true`，失败的时候是直接抛出异常
 *  `put()`：`put()`如果队列已满，则会一直阻塞

#### 2.3 出队 ####

出队和入队一样，都需要操作前先加锁

`poll()`：如果队列是空的，直接返回null，否则执行出队

public E poll() {
        
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
        
                return (count == 0) ? null : dequeue();//如果队列是空的，直接返回null，否则执行出队
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }

在看一个出队方法：`take()`

public E take() throws InterruptedException {
        
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lockInterruptibly();
            try {
        
                while (count == 0)
                    notEmpty.await();// 和put一样，队列为空时，一直阻塞
                return dequeue();
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }

实际出队方法：

private E dequeue() {
        
            // assert lock.getHoldCount() == 1;
            // assert items[takeIndex] != null;
            final Object[] items = this.items;
            @SuppressWarnings("unchecked")
            E x = (E) items[takeIndex];// 跟入队一样，出队操作的是takeIndex指向的元素
            items[takeIndex] = null; // null to help GC
            if (++takeIndex == items.length)
                takeIndex = 0;
            count--;
            if (itrs != null)
                itrs.elementDequeued();
            notFull.signal();// 出队完成，唤醒在等待的生产者
            return x;
        }

### 3. 注意 ###

**`enqueue()`，`dequeue()`操作的时候，调用`signal`而不是调用`signalAll`是因为什么？**

*  `signalAll()`唤醒全部等待的线程，`signal()`随机唤醒一个等待的线程，因为每次只能一个线程获取到锁执行操作，如果唤醒全部线程则会增加竞争锁的概率从而降低了效率