ArrayBlockingQueue源码解析

Posted 163yun

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了ArrayBlockingQueue源码解析相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

此文已由作者赵计刚授权网易云社区发布。

欢迎访问网易云社区,了解更多网易技术产品运营经验。


3.3、public void put(E e) throws InterruptedException

原理:

  • 在队尾插入一个元素,如果队列满了,一直阻塞,直到数组不满了或者线程被中断

使用方法:

        try {
            abq.put("hello1");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

源代码:

    /**
     * 在队尾插入一个元素
     * 如果队列满了,一直阻塞,直到数组不满了或者线程被中断
     */
    public void put(E e) throws InterruptedException {
        if (e == null)
            throw new NullPointerException();
        final E[] items = this.items;
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            try {
                while (count == items.length)//队列满了,一直阻塞在这里
                    /*
                     * 一直等待条件notFull,即被其他线程唤醒
                     * (唤醒其实就是,有线程将一个元素出队了,然后调用notFull.signal()唤醒其他等待这个条件的线程,同时队列也不慢了)
                     */
                    notFull.await();
            } catch (InterruptedException ie) {//如果被中断
                notFull.signal(); // 唤醒其他等待该条件(notFull,即入队)的线程
                throw ie;
            }
            insert(e);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

 

4、出队

4.1、public E poll()

原理:

  • 如果没有元素,直接返回null;如果有元素,将队头元素置null,但是要注意队头是随时变化的,并非一直是items[0]。

使用方法:

abq.poll();

源代码:

    /**
     * 出队
     */
    public E poll() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            if (count == 0)//如果没有元素,直接返回null,而非抛出异常
                return null;
            E x = extract();
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 出队
     */
    private E extract() {
        final E[] items = this.items;
        E x = items[takeIndex];//获取出队元素
        items[takeIndex] = null;//将出队元素位置置空
        /*
         * 第一次出队的元素takeIndex==0,第二次出队的元素takeIndex==1
         * (注意:这里出队之后,并没有将后面的数组元素向前移)
         */
        takeIndex = inc(takeIndex);
        --count;//数组元素个数-1
        notFull.signal();//数组已经不满了,唤醒其他等待notFull条件的线程
        return x;//返回出队的元素
    }

 

4.2、public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException

原理:

  • 从对头删除一个元素,如果数组不空,出队;如果数组已空且已经超时,返回null;如果数组已空且时间未超时,则进入等待,直到出现以下三种情况:

    • 被唤醒

    • 等待时间超时

    • 当前线程被中断

使用方法:

        try {
            abq.poll(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

源代码:

    /**
     * 从对头删除一个元素,
     * 如果数组不空,出队;
     * 如果数组已空,判断时间是否超时,如果已经超时,返回null
     * 如果数组已空且时间未超时,则进入等待,直到出现以下三种情况:
     * 1、被唤醒
     * 2、等待时间超时
     * 3、当前线程被中断
     */
    public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        long nanos = unit.toNanos(timeout);//将时间转换为纳秒
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            for (;;) {
                if (count != 0) {//数组不空
                    E x = extract();//出队
                    return x;
                }
                if (nanos <= 0)//时间超时
                    return null;
                try {
                    /*
                     * 进行等待:
                     * 在这个过程中可能发生三件事:
                     * 1、被唤醒-->继续当前这个for(;;)循环
                     * 2、超时-->继续当前这个for(;;)循环
                     * 3、被中断-->之后直接执行catch部分的代码
                     */
                    nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
                } catch (InterruptedException ie) {
                    notEmpty.signal(); // propagate to non-interrupted thread
                    throw ie;
                }

            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

 

4.3、public E take() throws InterruptedException

原理:

  • 将队头元素出队,如果队列空了,一直阻塞,直到数组不为空或者线程被中断

使用方法:

        try {
            abq.take();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

源代码:

    /**
     * 将队头元素出队
     * 如果队列空了,一直阻塞,直到数组不为空或者线程被中断
     */
    public E take() throws InterruptedException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            try {
                while (count == 0)//如果数组为空,一直阻塞在这里
                    /*
                     * 一直等待条件notEmpty,即被其他线程唤醒
                     * (唤醒其实就是,有线程将一个元素入队了,然后调用notEmpty.signal()唤醒其他等待这个条件的线程,同时队列也不空了)
                     */
                    notEmpty.await();
            } catch (InterruptedException ie) {
                notEmpty.signal(); // propagate to non-interrupted thread
                throw ie;
            }
            E x = extract();
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

  

总结:

1、具体入队与出队的原理图:这里只说一种情况,见下图,途中深色部分表示已有元素,浅色部分没有元素。


 

上面这种情况是怎么形成的呢?当队列满了,这时候,队头元素为items[0]出队了,就形成上边的这种情况。

假设现在又要出队了,则现在的队头元素是items[1],出队后就形成下面的情形。


 

出队后,对头元素就是items[2]了,假设现在有一个元素将要入队,根据inc方法,我们可以得知,他要插入到items[0]去,入队了形成下图:


以上就是整个入队出队的流程,inc方法上边已经给出,这里再贴一遍:

    /**
     * i+1,数组下标+1
     * 注意:这里这样写的原因。
     */
    final int inc(int i) {
        return (++i == items.length) ? 0 : i;
    }

 

2、三种入队对比:

  • offer(E e):如果队列没满,立即返回true; 如果队列满了,立即返回false-->不阻塞

  • put(E e):如果队列满了,一直阻塞,直到数组不满了或者线程被中断-->阻塞

  • offer(E e, long timeout, TimeUnit unit):在队尾插入一个元素,,如果数组已满,则进入等待,直到出现以下三种情况:-->阻塞

    • 被唤醒

    • 等待时间超时

    • 当前线程被中断

 

3、三种出对对比:

  • poll():如果没有元素,直接返回null;如果有元素,出队

  • take():如果队列空了,一直阻塞,直到数组不为空或者线程被中断-->阻塞

  • poll(long timeout, TimeUnit unit):如果数组不空,出队;如果数组已空且已经超时,返回null;如果数组已空且时间未超时,则进入等待,直到出现以下三种情况:

    • 被唤醒

    • 等待时间超时

    • 当前线程被中断


免费领取验证码、内容安全、短信发送、直播点播体验包及云服务器等套餐

更多网易技术、产品、运营经验分享请点击


相关文章:
【推荐】 深入解析SQLServer高可用镜像实现原理


以上是关于ArrayBlockingQueue源码解析的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

ArrayBlockingQueue源码解析

ArrayBlockingQueue源码解析

ArrayBlockingQueue源码解析(基于JDK8)

Java Review - 并发编程_ArrayBlockingQueue原理&源码剖析

J.U.C并发框架源码阅读ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue图解源码分析