通過Java源碼解析阻塞隊列ArrayBlockingQueue

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Java的阻塞隊列，在實現時，使用到了lock和condition，下面是對其主要方法的介紹。

首先看一下，阻塞隊列中使用到的鎖。

/** Main lock guarding all access **/
  final ReentrantLock lock;
  /** Condition for waiting takes **/
  private final Condition notEmpty;
  /** Condition for waiting puts **/
  private final Condition notFull;

主要的鎖是一個可重入鎖，根據注釋，它是用來保證所有訪問的同步。此外，還有2個condition，notEmpty用于take等待，notFull用于put等待。

兩個condition的初始化方法如下：

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();
  }

下面介紹一下put方法。代碼如下。

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();
    }
  }

進行put時，首先對待插入的元素進行了非null判斷。然后獲取鎖。之后用一個循環進行判斷，如果元素已滿，那么，就調用notFull的await方法，進行阻塞。當有別的線程（其實是take元素的線程）調用notFull的siginal方法后，put線程會被喚醒。喚醒后再確認一下count是否小于items.length，如果是，則進行加入隊列的操作。

下面介紹一下take方法，代碼如下：

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

進行take時，同樣先要獲取鎖，然后判斷元素個數是否為0，為0時需要等待在notEmpty條件上，等待被喚醒。喚醒之后，會再進行一次元素個數判斷，然后進行出隊列操作。

分析代碼到這里的時候，我產生了一個疑問，如果當前隊列慢了，執行put的線程在獲取到鎖之后，等待notFull條件上。那么，當執行take操作的線程想獲取鎖時，阻塞隊列的鎖已經被前面put的線程獲取了，那么take將永遠得不到機會執行。怎么回事呢？

后來，我查了condition的await方法，它的注釋如下：

• Causes the current thread to wait until it is signalled or interrupted.

• The lock associated with this Condition is atomically released and the current thread becomes disabled for thread scheduling purposes and lies dormant until one of four things happens......

原因在await方法的作用上。因為condition是通過lock創建的，而調用condition的await方法時，會自動釋放和condition關聯的鎖。所以說，當put線程被阻塞后，它實際已經釋放了鎖了。所以，當有take線程想執行時，它是可以獲取到鎖的。

另一個問題：當等待在condition上的線程被喚醒時，因為之前調用await前，已經獲取了鎖，那么被喚醒時，它是自動就擁有了鎖，還是需要重新獲取呢？

在await方法的注釋中，有如下的一段話：

• In all cases, before this method can return the current thread must re-acquire the lock associated with this condition. When the thread returns it is guaranteed to hold this lock.

說明當等待在condition上的線程被喚醒時，它需要重新獲取condition關聯的鎖，獲取到之后，await方法才會返回。

到此，相信大家對“通過Java源碼解析阻塞隊列ArrayBlockingQueue”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！