服务器之家：专注于服务器技术及软件下载分享
分类导航

PHP教程|ASP.NET教程|Java教程|ASP教程|编程技术|正则表达式|C/C++|IOS|C#|Swift|Android|JavaScript|易语言|

服务器之家 - 编程语言 - Java教程 - 详解ArrayBlockQueue源码解析

详解ArrayBlockQueue源码解析

2021-07-29 12:04CodeBear Java教程

这篇文章主要介绍了ArrayBlockQueue源码解析，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

今天要讲的是arrayblockqueue，arrayblockqueue是juc提供的线程安全的有界的阻塞队列，一看到array，第一反应：这货肯定和数组有关，既然是数组，那自然是有界的了，我们先来看看arrayblockqueue的基本使用方法，然后再看看arrayblockqueue的源码。

arrayblockqueue基本使用

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
    arrayblockingqueue<integer> arrayblockingqueue=new arrayblockingqueue(5);
    arrayblockingqueue.offer(10);
    arrayblockingqueue.offer(50);
    arrayblockingqueue.add(20);
    arrayblockingqueue.add(60);
    system.out.println(arrayblockingqueue);
 
    system.out.println(arrayblockingqueue.poll());
    system.out.println(arrayblockingqueue);
 
    system.out.println(arrayblockingqueue.take());
    system.out.println(arrayblockingqueue);
 
    system.out.println(arrayblockingqueue.peek());
    system.out.println(arrayblockingqueue);
  }

运行结果：

详解ArrayBlockQueue源码解析

  1. 创建了一个长度为5的arrayblockqueue。
  2. 用offer方法，向arrayblockqueue添加了两个元素，分别是10，50。
  3. 用put方法，向arrayblockqueue添加了两个元素，分别是20，60。
  4. 打印出arrayblockqueue，结果是10，50，20，60。
  5. 用poll方法，弹出arrayblockqueue第一个元素，并且打印出来：10。
  6. 打印出arrayblockqueue，结果是50，20，60。
  7. 用take方法，弹出arrayblockqueue第一个元素，并且打印出来：50。
  8. 打印出arrayblockqueue，结果是20，60。
  9. 用peek方法，弹出arrayblockqueue第一个元素，并且打印出来：20。
  10. 打印出arrayblockqueue，结果是20，60。

 代码比较简单，但是你肯定会有疑问

  1. offer/add（在上面的代码中没有演示）/put都是往队列里面添加元素，区别是什么？
  2. poll/take/peek都是弹出队列的元素，区别是什么？
  3. 底层代码是如何保证线程安全的？
  4. 数据保存在哪里？

要解决上面几个疑问，最好的办法当然是看下源码，通过亲自阅读源码所产生的印象远远要比看视频，看博客，死记硬背最后的结论要深刻的多。就算真的忘记了，只要再看看源码，瞬间可以回忆起来。

arrayblockqueue源码解析

构造方法

arrayblockqueue提供了三个构造方法，如下图所示：

详解ArrayBlockQueue源码解析

arrayblockingqueue(int capacity)

?
1
2
3
public arrayblockingqueue(int capacity) {
   this(capacity, false);
 }

这是最常用的构造方法，传入capacity，capacity是容量的意思，也就是arrayblockingqueue的最大长度，方法内部直接调用了第二个构造方法，传入的第二个参数为false。

arrayblockingqueue(int capacity, boolean fair)

?
1
2
3
4
5
6
7
8
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();
 }

这个构造方法接受两个参数，分别是capacity和fair，fair是boolean类型的，代表是公平锁，还是非公平锁，可以看出如果我们用第一个构造方法来创建arrayblockingqueue的话，采用的是非公平锁，因为公平锁会损失一定的性能，在没有充足的理由的情况下，是没有必要采用公平锁的。

方法内部做了几件事情：

  1. 创建object类型的数组，容量为capacity，并且赋值给当前类对象的items。
  2. 创建排他锁。
  3. 创建条件变量notempty 。
  4. 创建条件变量notfull。

至于排他锁和两个条件变量是做什么用的，看到后面就明白了。

arrayblockingqueue(int capacity, boolean fair,collection<? extends e> c)

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
public arrayblockingqueue(int capacity, boolean fair,
               collection<? extends e> c) {
    //调用第二个构造方法，方法内部就是初始化数组，排他锁，两个条件变量
    this(capacity, fair);
 
    final reentrantlock lock = this.lock;
    lock.lock(); // 开启排他锁
    try {
      int i = 0;
      try {
        // 循环传入的集合，把集合中的元素赋值给items数组，其中i会自增
        for (e e : c) {
          checknotnull(e);
          items[i++] = e;
        }
      } catch (arrayindexoutofboundsexception ex) {
        throw new illegalargumentexception();
      }
      count = i;//把i赋值给count
      //如果i==capacity，也就是到了最大容量，把0赋值给putindex，否则把i赋值给putindex
      putindex = (i == capacity) ? 0 : i;
    } finally {
      lock.unlock();//释放排他锁
    }
  }
  1. 调用第二个构造方法，方法内部就是初始化数组items，排他锁lock，以及两个条件变量。
  2. 开启排他锁。
  3. 循环传入的集合，将集合中的元素赋值给items数组，其中i会自增。
  4. 把i赋值给count。
  5. 如果i==capacity，说明到了最大的容量，就把0赋值给putindex，否则把i赋值给putindex。
  6. 在finally中释放排他锁。

看到这里，我们应该明白这个构造方法的作用是什么了，就是把传入的集合作为arrayblockingqueuede初始化数据，但是我们又会有一个新的疑问：count，putindex 是做什么用的。

offer(e e)

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
public boolean offer(e e) {
   checknotnull(e);
   final reentrantlock lock = this.lock;
   lock.lock();//开启排他锁
   try {
     if (count == items.length)//如果count==items.length，返回false
       return false;
     else {
       enqueue(e);//入队
       return true;//返回true
     }
   } finally {
     lock.unlock();//释放锁
   }
 }
  1. 开启排他锁。
  2. 如果count==items.length，也就是到了最大的容量，返回false。
  3. 如果count<items.length，执行入队方法，并且返回true。
  4. 释放排他锁。

看到这里，我们应该可以明白了，arrayblockqueue是如何保证线程安全的，还是利用了reentrantlock排他锁，count就是用来保存数组的当前大小的。我们再来看看enqueue方法。

?
1
2
3
4
5
6
7
8
private void enqueue(e x) {
   final object[] items = this.items;
   items[putindex] = x;
   if (++putindex == items.length)
     putindex = 0;
   count++;
   notempty.signal();
 }

这方法比较简单，在代码里面就不写注释了，做了如下的操作：

  1. 把x赋值给items[putindex] 。
  2. 将putindex进行自增，如果自增后的值 == items.length，把0赋值给putindex 。
  3. 执行count++操作。
  4. 调用条件变量notempty的signal方法，说明在某个地方，必定调用了notempty的await方法，这里就是唤醒因为调用notempty的await方法而被阻塞的线程。

这里就解答了一个疑问：putindex是做什么的，就是入队元素的下标。

add(e e)

?
1
2
3
public boolean add(e e) {
   return super.add(e);
 }
?
1
2
3
4
5
6
public boolean add(e e) {
   if (offer(e))
     return true;
   else
     throw new illegalstateexception("queue full");
 }

这个方法内部最终还是调用的offer方法。

put(e e)

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
public void put(e e) throws interruptedexception {
   checknotnull(e);
   final reentrantlock lock = this.lock;
   lock.lockinterruptibly();//开启响应中断的排他锁
   try {
     while (count == items.length)//如果队列满了，调用notfull的await
       notfull.await();
     enqueue(e);//入队
   } finally {
     lock.unlock();//释放排他锁
   }
 }
  1. 开启响应中断的排他锁，如果在获取锁的过程中，当前的线程被中断，会抛出异常。
  2. 如果队列满了，调用notfull的await方法，说明在某个地方，必定调用了notfull的signal方法来唤醒当前线程，这里用while循环是为了防止虚假唤醒。
  3. 执行入队操作。
  4. 释放排他锁。

可以看到put方法和 offer/add方法的区别了：

  1. offer/add：如果队列满了，直接返回false。
  2. put：如果队列满了，当前线程被阻塞，等待唤醒。

poll()

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
public e poll() {
    final reentrantlock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
      return (count == 0) ? null : dequeue();
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
  1. 开启排他锁。
  2. 如果count==0，直接返回null，否则执行dequeue出队操作。
  3. 释放排他锁。

我们来看dequeue方法：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
private e dequeue() {
   final object[] items = this.items;
   @suppresswarnings("unchecked")
   e x = (e) items[takeindex];//获得元素的值
   items[takeindex] = null;//把null赋值给items[takeindex]
   if (++takeindex == items.length)//如果takeindex自增后的值== items.length，就把0赋值给takeindex
     takeindex = 0;
   count--;
   if (itrs != null)
     itrs.elementdequeued();
   notfull.signal();//唤醒因为调用notfull的await方法而被阻塞的线程
   return x;
 }
  1. 获取元素的值，takeindex保存的是出队的下标。
  2. 把null赋值给items[takeindex]，也就是清空被弹出的元素。
  3. 如果takeindex自增后的值== items.length，就把0赋值给takeindex。
  4. count--。
  5. 唤醒因为调用notfull的await方法而被阻塞的线程。

这里调用了notfull的signal方法来唤醒因为调用notfull的await方法而被阻塞的线程，那到底在哪里调用了notfull的await方法呢，还记不记得在put方法中调用了notfull的await方法，我们再看看：

?
1
2
while (count == items.length)
      notfull.await();

当队列满了，就调用 notfull.await()来等待，在出队操作中，又调用了notfull.signal()来唤醒。

take()

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
public e take() throws interruptedexception {
   final reentrantlock lock = this.lock;
   lock.lockinterruptibly();
   try {
     while (count == 0)
       notempty.await();
     return dequeue();
   } finally {
     lock.unlock();
   }
 }
  1. 开启排他锁。
  2. 如果count==0，代表队列是空的，则调用notempty的await方法，用while循环是为了防止虚假唤醒。
  3. 执行出队操作。
  4. 释放排他锁。

这里调用了notempty的await方法，那么哪里调用了notempty的signal方法呢？在enqueue入队方法里。

我们可以看到take和poll的区别：

  1. take：如果队列为空，会阻塞，直到被唤醒了。
  2. poll： 如果队列为空，直接返回null。

peek()

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
public e peek() {
    final reentrantlock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
      return itemat(takeindex);
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
?
1
2
3
final e itemat(int i) {
   return (e) items[i];
 }
  1. 开启排他锁。
  2. 获得元素。
  3. 释放排他锁。

我们可以看到peek和poll/take的区别：

  1. peek，只是获取元素，不会清空元素。
  2. poll/take，获取并清空元素。

size()

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
public int size() {
   final reentrantlock lock = this.lock;
   lock.lock();
   try {
     return count;
   } finally {
     lock.unlock();
   }
 }
  1. 开启排他锁。
  2. 返回count。
  3. 释放排他锁。

总结

至此，arrayblockqueue的核心源码就分析完毕了，我们来做一个总结：

  1. arrayblockqueue有几个比较重要的字段，分别是items，保存的是队列的数据，putindex保存的是入队的下标，takeindex保存的是出队的下标，count用来统计队列元素的个数，lock用来保证线程的安全性，notempty和notfull两个条件变量实现唤醒和阻塞。
  2. offer和add是一样的，其中add方法内部调用的就是offer方法，如果队列满了，直接返回false。
  3. put，如果队列满了，会被阻塞。
  4. peek，只是弹出元素，不会清空元素。
  5. poll，弹出并清空元素，如果队列为空，直接返回null。
  6. take，弹出并清空元素，如果队列为空，会被阻塞。

以上所述是小编给大家介绍的arrayblockqueue源码解析详解整合，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对服务器之家网站的支持！

原文链接：https://www.cnblogs.com/CodeBear/p/10668582.html

  • ArrayBlockQueue

    • 延伸 · 阅读

    精彩推荐
    • Java教程springmvc+shiro+maven 实现登录认证与权限授权管理

      springmvc+shiro+maven 实现登录认证与权限授权管理

      Shiro 是一个 Apache 下的一开源项目项目，旨在简化身份验证和授权，下面通过实例代码给大家分享springmvc+shiro+maven 实现登录认证与权限授权管理，感兴趣的...

      bug-4046352021-01-07
    • Java教程Java实现文件的加密解密功能示例

      Java实现文件的加密解密功能示例

      这篇文章主要介绍了Java实现文件的加密解密功能,结合具体实例形式详细分析了java针对文件的读取、判断、加密、解密等相关步骤与操作技巧,需要的朋友可...

      FC WORLD!!!10712021-01-14
    • Java教程浅谈Java日志框架slf4j作用及其实现原理

      浅谈Java日志框架slf4j作用及其实现原理

      日志记录是应用程序运行中必不可少的一部分。这篇文章主要介绍了浅谈Java日志框架slf4j作用及其实现原理，SLF4J是一个日志框架抽象层，具有一定的参考...

      五月的仓颉7552021-04-14
    • Java教程在Ubuntu系统下安装JDK和Tomcat的教程

      在Ubuntu系统下安装JDK和Tomcat的教程

      这篇文章主要介绍了在Ubuntu系统下安装JDK和Tomcat的教程,这样便是在Linux系统下搭建完整的Java和JSP开发环境,需要的朋友可以参考下 ...

      小一的专栏3292020-01-02
    • Java教程java导出csv方法实现讲解

      java导出csv方法实现讲解

      这篇文章主要介绍了java导出csv的方法，客户要求在项目中有导出CSV文件的功能，并且给出了如何在不知道如何在不知道对象类型（没有应用泛型）的List中...

      java技术网2972019-10-23
    • Java教程使用maven生成可执行的jar包的方法

      使用maven生成可执行的jar包的方法

      这篇文章主要介绍了使用maven生成可执行的jar包的方法，小编觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧...

      justinzhang3792021-05-10
    • Java教程SpringBoot后端接口的实现(看这一篇就够了)

      SpringBoot后端接口的实现(看这一篇就够了)

      这篇文章主要介绍了SpringBoot后端接口的实现，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着...

      华为云2152020-09-25
    • Java教程Java JTable 实现日历的示例

      Java JTable 实现日历的示例

      这篇文章主要介绍了Java JTable 实现日历的示例，帮助大家更好的理解和学习Java jtable的使用方法，感兴趣的朋友可以了解下...

      浅棘5592020-10-05
    最近更新
    编辑推荐
    阅读排行
    热门标签
    501 　 406 　 415 　 2000 　 1433 　 401 　 htmlparser 　 选择排序法 　 随机抽取 　 内存卡 　 下载器 　 十六进制字符 　 响应 　 静态工厂 　 构造函数 　 swt 　 Overview 　 对象池模式 　 子线程 　 短信猫 　 支票 　 金额大写转换 　 空心菱形 　 ArrayBlockQueue 　 AspectJ 　 面向切面编程 　 方法名 　 网址信息 　 动态代理模式 　 线程安全 　
    © 2019-2021 服务器之家(www.zzvips.com) 版权所有关于我们联系我们版权申明网站地图