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java并发之ArrayBlockingQueue详细介绍

2019年07月22日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

java并发之arrayblockingqueue详细介绍

 arrayblockingqueue是常用的线程集合，在线程池中也常常被当做任务队列来使用。使用频率特别高。他是维护的是一个循环队列（基于数组实现），循环结构在数据结构中比较常见，但是在源码实现中还是比较少见的。

线程安全的实现

      线程安全队列，基本是离不开锁的。arrayblockingqueue使用的是reentrantlock，配合两种condition，实现了集合的线程安全操作。这里稍微说一个好习惯，下面是成员变量的声明。

 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;

        赋值的操作基本都是在构造函数里做的。这样有个好处，代码执行可控。成员变量的初始化也是会合并在构造方法里执行的，但是在执行顺序上需要好好斟酌，如果写在构造方法里初始化，则没有相关问题。

        阻塞队列的常用场所就是生产者消费者。一般都是生产者放入，消费者从头取数据。下面重点说这两个操作。

        这两个操作都是依靠锁来保证线程安全的。

生产操作

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，首先是获取锁，如果发现数据满了，就通过notfull的condition，来阻塞线程。这里的条件判定一定是用while而不是if，多线程情况下，可以被唤醒后发现又满了。

private void enqueue(e x) {
    final object[] items = this.items;
    items[putindex] = x;
    if (++putindex == items.length)
      putindex = 0;
    count++;
    notempty.signal();
  }

        这个是入队列的操作。首先获取维护的数组。putindex就是放入操作的标志。这个操作会一直加。达到预定的长度后就变成0从头开始计数。这样插入的操作就是一个循环的操作了，count就是用来做计数的，作为能否插入数据的一个标准，插入数据后就通过notempty的condition发出一个信号唤醒消费线程。

消费操作

 public e take() throws interruptedexception {
    final reentrantlock lock = this.lock;
    lock.lockinterruptibly();
    try {
      while (count == 0)
        notempty.await();
      return dequeue();
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }

        消费的方法也是这样。先获取锁，然后进行条件判断，如果没有数据，则阻塞线程。注意点和put一样。 

  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;
  }

        取数据的时候，也依靠takeindex，这是一个标志，这个数值也会一直增加，表示取的第一个数据的位置。如果这个标志走到最后，然后变成0，从头再来。这样保证取出的数据都是fifo的顺序。删除的时候如果发现迭代中，则会修改迭代器的遍历。然后通过notfull的condition来唤醒生产线程。

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();
    }
  }

        对于remove操作就比较麻烦了，首先获取锁之后，把两个标志位本地化，然后找到要删除的元素的位置。调用removeat，这里删除需要对标志位做改变。  

 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();
  }

        如果删除的元素是位置和takeindex一样。那就可以直接删除，然后让删除标志位向后移动。如果不是，则从删除的位置开始，进行后面向前面的数据覆盖的操作。直到遇到putindex的前一个位置。然后把那个位置的数据设置为null。并且把putindex的位置往前移动一格，正在迭代的时候要删除数据并且唤醒生产线程。

        感谢阅读，希望能帮助到大家，谢谢大家对本站的支持！

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