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java并發(fā)之ArrayBlockingQueue詳細(xì)介紹

更新時(shí)間：2017年05月22日 11:07:12 投稿：lqh

這篇文章主要介紹了java并發(fā)之ArrayBlockingQueue詳細(xì)介紹的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

java并發(fā)之ArrayBlockingQueue詳細(xì)介紹

ArrayBlockingQueue是常用的線程集合，在線程池中也常常被當(dāng)做任務(wù)隊(duì)列來(lái)使用。使用頻率特別高。他是維護(hù)的是一個(gè)循環(huán)隊(duì)列（基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)），循環(huán)結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中比較常見(jiàn)，但是在源碼實(shí)現(xiàn)中還是比較少見(jiàn)的。

線程安全的實(shí)現(xiàn)

線程安全隊(duì)列，基本是離不開(kāi)鎖的。ArrayBlockingQueue使用的是ReentrantLock，配合兩種Condition，實(shí)現(xiàn)了集合的線程安全操作。這里稍微說(shuō)一個(gè)好習(xí)慣，下面是成員變量的聲明。

 private static final long serialVersionUID = -817911632652898426L;
  final Object[] items;
  int takeIndex;
  int putIndex;
  int count;
  final ReentrantLock lock;
  private final Condition notEmpty;
  private final Condition notFull;
  transient Itrs itrs = null;

賦值的操作基本都是在構(gòu)造函數(shù)里做的。這樣有個(gè)好處，代碼執(zhí)行可控。成員變量的初始化也是會(huì)合并在構(gòu)造方法里執(zhí)行的，但是在執(zhí)行順序上需要好好斟酌，如果寫(xiě)在構(gòu)造方法里初始化，則沒(méi)有相關(guān)問(wèn)題。

阻塞隊(duì)列的常用場(chǎng)所就是生產(chǎn)者消費(fèi)者。一般都是生產(chǎn)者放入，消費(fèi)者從頭取數(shù)據(jù)。下面重點(diǎn)說(shuō)這兩個(gè)操作。

這兩個(gè)操作都是依靠鎖來(lái)保證線程安全的。

生產(chǎn)操作

public void put(E e) throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
      while (count == items.length)
        notFull.await();
      enqueue(e);
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }

put等放入操作，首先是獲取鎖，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)滿了，就通過(guò)notFull的condition，來(lái)阻塞線程。這里的條件判定一定是用while而不是if，多線程情況下，可以被喚醒后發(fā)現(xiàn)又滿了。

private void enqueue(E x) {
    final Object[] items = this.items;
    items[putIndex] = x;
    if (++putIndex == items.length)
      putIndex = 0;
    count++;
    notEmpty.signal();
  }

這個(gè)是入隊(duì)列的操作。首先獲取維護(hù)的數(shù)組。putindex就是放入操作的標(biāo)志。這個(gè)操作會(huì)一直加。達(dá)到預(yù)定的長(zhǎng)度后就變成0從頭開(kāi)始計(jì)數(shù)。這樣插入的操作就是一個(gè)循環(huán)的操作了，count就是用來(lái)做計(jì)數(shù)的，作為能否插入數(shù)據(jù)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，插入數(shù)據(jù)后就通過(guò)notEmpty的condition發(fā)出一個(gè)信號(hào)喚醒消費(fèi)線程。

消費(fèi)操作

 public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
      while (count == 0)
        notEmpty.await();
      return dequeue();
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }

消費(fèi)的方法也是這樣。先獲取鎖，然后進(jìn)行條件判斷，如果沒(méi)有數(shù)據(jù)，則阻塞線程。注意點(diǎn)和put一樣。

  private E dequeue() {
    final Object[] items = this.items;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    E x = (E) items[takeIndex];
    items[takeIndex] = null;
    if (++takeIndex == items.length)
      takeIndex = 0;
    count--;
    if (itrs != null)
      itrs.elementDequeued();
    notFull.signal();
    return x;
  }

取數(shù)據(jù)的時(shí)候，也依靠takeIndex，這是一個(gè)標(biāo)志，這個(gè)數(shù)值也會(huì)一直增加，表示取的第一個(gè)數(shù)據(jù)的位置。如果這個(gè)標(biāo)志走到最后，然后變成0，從頭再來(lái)。這樣保證取出的數(shù)據(jù)都是fifo的順序。刪除的時(shí)候如果發(fā)現(xiàn)迭代中，則會(huì)修改迭代器的遍歷。然后通過(guò)notFull的condition來(lái)喚醒生產(chǎn)線程。

移除操作

 public boolean remove(Object o) {
    if (o == null) return false;
    final Object[] items = this.items;
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
      if (count > 0) {
        final int putIndex = this.putIndex;
        int i = takeIndex;
        do {
          if (o.equals(items[i])) {
            removeAt(i);
            return true;
          }
          if (++i == items.length)
            i = 0;
        } while (i != putIndex);
      }
      return false;
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }

對(duì)于remove操作就比較麻煩了，首先獲取鎖之后，把兩個(gè)標(biāo)志位本地化，然后找到要?jiǎng)h除的元素的位置。調(diào)用removeAt，這里刪除需要對(duì)標(biāo)志位做改變。

 void removeAt(final int removeIndex) {
    final Object[] items = this.items;
    if (removeIndex == takeIndex) {
      items[takeIndex] = null;
      if (++takeIndex == items.length)
        takeIndex = 0;
      count--;
      if (itrs != null)
        itrs.elementDequeued();
    } else {
      final int putIndex = this.putIndex;
      for (int i = removeIndex;;) {
        int next = i + 1;
        if (next == items.length)
          next = 0;
        if (next != putIndex) {
          items[i] = items[next];
          i = next;
        } else {
          items[i] = null;
          this.putIndex = i;
          break;
        }
      }
      count--;
      if (itrs != null)
        itrs.removedAt(removeIndex);
    }
    notFull.signal();
  }

如果刪除的元素是位置和takeindex一樣。那就可以直接刪除，然后讓刪除標(biāo)志位向后移動(dòng)。如果不是，則從刪除的位置開(kāi)始，進(jìn)行后面向前面的數(shù)據(jù)覆蓋的操作。直到遇到putindex的前一個(gè)位置。然后把那個(gè)位置的數(shù)據(jù)設(shè)置為null。并且把putindex的位置往前移動(dòng)一格，正在迭代的時(shí)候要?jiǎng)h除數(shù)據(jù)并且喚醒生產(chǎn)線程。

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