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ArrayBlockingQueue 1.8 源码浅析
一，简介
ArrayBlockingQueue 是一个用数组实现的有界队列；此队列按照先进先出（FIFO）的规则对元素进行排序；默认情况下不保证线程公平的访问队列，所谓公平访问队列是指阻塞的线程，可以按照阻塞的先后顺序的访问队列，即先阻塞的线程先访问队列；非公平性是对先等待的线程是非公平的，当队列可用时，阻塞的线程都可以争夺访问队列的资格，有可能先阻塞的线程最后才访问；为了保证公平性，通常会降低吞吐量。
二，类UML图
三，基本成员
/** The queued items */
// 记录数据的数组
final Object[] items;
/** items index for next take, poll, peek or remove */
// 索引用于 take,poll,peek,remove 等方法
int takeIndex;
/** items index for next put, offer, or add */
// 索引用于 put,offer,or add 等方法
int putIndex;
/** Number of elements in the queue */
// 总数
int count;
/*
* Concurrency control uses the classic two-condition algorithm
* found in any textbook.
*/
/** Main lock guarding all access */
// 队列的锁
final ReentrantLock lock;
/** Condition for waiting takes */
// 用于让线程等待，消费时队列为空
private final Condition notEmpty;
/** Condition for waiting puts */
// 用于让线程等待，生产时队列满
private final Condition notFull;四，常用方法
构造方法
我们看下两个构造，其实也就是一个，注意没有无参构造，初始化时必须要给出容量。
public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
this(capacity, false);
}
// 初始化一个ArrayBlockingQueue
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
if (capacity <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
// 初始化一个数组
this.items = new Object[capacity];
// 初始化一个锁
lock = new ReentrantLock(fair);
// 用来存放消费者的阻塞线程
notEmpty = lock.newCondition();
// 用来存放生产者的线程
notFull = lock.newCondition();
}add 方法
可以看出add调用的是offer方法，详情请看offer方法。
public boolean add(E e) {
// 调用父类的方法
return super.add(e);
}
// 父类 AbstractQueue 的add方法
public boolean add(E e) {
if (offer(e))
return true;
else
throw new IllegalStateException("Queue full");
}注意：add 插入失败会抛异常。
offer 方法
// offer加入元素
public boolean offer(E e) {
// 不能为null
checkNotNull(e);
// 获取锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
// 如果数组满了，返回false
if (count == items.length)
return false;
else {
enqueue(e);
return true;
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
// enqueue
private void enqueue(E x) {
// assert lock.getHoldCount() == 1;
// assert items[putIndex] == null;
// 获取数组
final Object[] items = this.items;
items[putIndex] = x;
if (++putIndex == items.length)
putIndex = 0;
count++;
// 唤醒消费阻塞的队列
notEmpty.signal();
}
注意：offer还有一个重载方法，带有超时时间的插入，支持中断offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)。
put 方法
public void put(E e) throws InterruptedException {
// 不能为null
checkNotNull(e);
// 获取锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 支持中断
lock.lockInterruptibly();
try {
// 等于数组的容量
while (count == items.length)
// 等待
notFull.await();
enqueue(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}注意：put和前面的offer要区别，offer方法队列满是返回false，put方法是让线程等待，根据自己的场景用合适的方法。
poll 方法
public E poll() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
return (count == 0) ? null : dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}注意：poll也有一个重载方法，带有超时和中断poll(long timeout, TimeUnit unit)。
take 方法
// 消费
public E take() throws InterruptedException {
// 获取锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 支持中断
lock.lockInterruptibly();
try {
// 队列为空
while (count == 0)
// 阻塞
notEmpty.await();
return dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}注意：take和poll也是一对方法，poll队列为空返回null，take是让线程等待，直到唤醒。
peek 方法
// 获取队尾的元素 不删除
public E peek() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
return itemAt(takeIndex); // null when queue is empty
} finally {
lock.unlock();
}
}size 方法
// 统计个数 size是准确值
public int size() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
return count;
} finally {
lock.unlock();
}
}五，总结
ArrayBlockingQueue 是有界的，所以我们在初始化是容量要设计好，因为它是不可以扩容的，还有我觉得这个队列适合一些稳定并发量的系统，如果并发量突然变大，导致队列满，会造成大量的线程等待，影响系统的响应；我们通过阅读源码也发现队列的源码是很轻量的，使用起来也很简单，让人很好理解；使用这个队列一定要注意put,offer,take,poll这两组方法，根据自己的业务场景选择是直接返回（响应速度快）还是阻塞线程。
参考：《Java 并发编程的艺术》
原文地址：https://blog.51cto.com/14220760/2411583