ArrayBlockingQueue的使用及源码解析

ArrayBlockingQueue的使用及源码解析入队方法演示

add
offer
put

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

    ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

    for (int i = 0;i < 4;i++){
        arrayBlockingQueue.add(i);
    }
    System.out.println("执行到了");
}

队列的大小定义为3，使用add向其中添加4个元素，超出队列的最大值会报错

Exception in thread “main” java.lang.IllegalStateException: Queue full
at java.util.AbstractQueue.add(AbstractQueue.java:98)
at java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue.add(ArrayBlockingQueue.java:312)
at com.strawberry.ArrayBlockingQueueExample.main(ArrayBlockingQueueExample.java:20)

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        for (int i = 0;i < 4;i++){
            arrayBlockingQueue.offer(i);
        }
        System.out.println("执行到了");
        long now = System.currentTimeMillis();
        //此处添加不进去，但是会停留5s
        arrayBlockingQueue.offer(10,5,TimeUnit.SECONDS);

        System.out.println("花费时间：" + (System.currentTimeMillis() - now) + "去打印下一个offer");
    }

输出结果：

执行到了
花费时间：5009去打印下一个offer

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

    ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

    for (int i = 0;i < 4;i++){
        arrayBlockingQueue.put(i);
    }
    System.out.println("执行到了");
}

put方法，当队列大小只要3，但是添加的值有4个，会一直阻塞，直到可以添加

出队方法演示

remove
poll
take

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

    ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

    //添加2个元素
    for (int i = 0;i < 2;i++){
        arrayBlockingQueue.put(i);
    }
    //移除元素
    boolean a = arrayBlockingQueue.remove(0);
    //弹出元素
    Integer poll = arrayBlockingQueue.poll();
    System.out.println("a:" + a);
    System.out.println("poll:" + poll);
    //此处阻塞
    Integer take = arrayBlockingQueue.take();
    System.out.println("take" + take);

}

输出：

a:true
poll:1

线程阻塞在take那里

源码解析成员变量

final Object[] items;


int takeIndex;


int putIndex;


int count;


final ReentrantLock lock;


private final Condition notEmpty;


private final Condition notFull;

入队

public boolean add(E e) {
    return super.add(e);
}
// AbstractQueue 调用offer(e)如果成功返回true，如果失败抛出异常
public boolean add(E e) {   
    if (offer(e))
        return true;
    else
        throw new IllegalStateException("Queue full");
}
public boolean offer(E e) {   
    // 元素不可为空
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 加锁
    lock.lock();
    try {
        // 如果数组满了就返回false 
        if (count == items.length)           
            return false;
        else {            
            enqueue(e);// 如果数组没满就调用入队方法并返回true
            return true;
        }
    } finally {    
        //释放锁
        lock.unlock();
    }
}
public void put(E e) throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;    
    // 加锁，如果线程中断了抛出异常
    lock.lockInterruptibly();
    try {             
        // 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,因此必须重新判断，再次等待
        while (count == items.length)// 如果数组满了，使用notFull等待
            notFull.await();// notFull等待表示现在队列满了,等待被唤醒(只有取走一个元素后，队列才不满)        
        enqueue(e);// 入队
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    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 {
        lock.unlock();
    }
}
private void enqueue(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();
}

出队

public E remove() {   
    // 调用poll()方法出队
    E x = poll();
    // 如果有元素出队就返回这个元素 
    if (x != null)    
        return x;
    else 
        // 如果没有元素出队就抛出异常
        throw new NoSuchElementException();
}
public E poll() {
    final ReentrantLock lock = 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 {
        //释放锁
        lock.unlock();
    }
}
public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;   
    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
        return dequeue();
    } finally {
        //释放锁
        lock.unlock();
    }
}
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    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);
        }
        return dequeue();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
private E dequeue() {
    final Object[] items = this.items;
    // 取出指针位置的元素
    @SuppressWarnings("unchecked")
    E x = (E) items[takeIndex];
    // 把取指针位置设为null
    items[takeIndex] = null;
    // 将指针前移，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();
    return x;
}

ArrayBlockingQueue的使用及源码解析

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