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本篇內容介紹了“如何理解線程安全的隊列ArrayBlockingQueue源碼”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！
ArrayBlockingQueue是隊列的一種，隊列的特點嘛，先出先出，然而這種隊列是一種線程安全阻塞式的隊列，為什么是阻塞式隊列?我想，這正好是我寫和分析這篇文章的內容所在。
由于本篇內容涉及的內容比較多，所以有些地方自己不會特地講的很詳細，但是足夠自己使自己明白了，一般文章出來的時候，如果連自己讀起來都費勁，或者有些不懂的地方，我想，這樣的文章，一種是寫作者自己遺漏了或者寫的有的時候含糊其辭了。
但是，我不會，因為，我的文章基本上主要是寫給自己的，如果可以幫助需要的人，自己還是比較開心的，因為，你們或許也看到了，我之前寫的文章風格與別人不一樣，自己覺得我把當時的想法寫出來就可以了，如果不完美也沒事，以后自己在改進就可以了，我想這就是我與別的創作者不同的一點，我也不是很刻意追求閱讀量如何如何，當然了，如果你們關注我，或者分享我寫的內容，我還是很感謝你的，哈哈，下面我們分析這個隊列集合的源碼了。
//默認必須給定隊列的容量
public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
this(capacity, false);
}
//第二步
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
//當然了，容量不能小于等于0，因為隊列是用來裝填元素
//初始化容量為0，沒有意義撒
if (capacity <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
//創建一個容量為capacity大小的數組空間賦值給成員變量items
this.items = new Object[capacity];
//創建一個非公平鎖的實例對象
//這里如果對ReentrantLock不了解的話，可以自己查看一下哈
//lock鎖與synchronized關鍵字的鎖的區別還是要知道一下的
lock = new ReentrantLock(fair);
//下面的newCondition操作，就是為了后面的線程間通信做準備的
notEmpty = lock.newCondition();
notFull = lock.newCondition();
}
上面的分析過程中，我們了解了如何實現一個鎖，以及線程間通信的內容，這里簡單提及下，往后看，自己會對這部分進行詳盡的說明的。
public boolean add(E e) {
//調用共用的方法add
return super.add(e);
}
//第二步操作
public boolean add(E e) {
//復用offer()方法的實現邏輯
if (offer(e))
return true;
else
//若隊列添加失敗，說明隊列已經滿了，不可能裝填數據元素了
//此時拋出隊列已滿的異常即可
throw new IllegalStateException("Queue full");
}
//第三步操作
public boolean offer(E e) {
//這個隊列也是不可以裝填元素為null的元素的，所以需要進行檢查元素是否為空的邏輯校驗
checkNotNull(e);
//獲取鎖實例對象
final ReentrantLock lock = this.lock;
//進行加鎖操作，由于后面的大部分方法都會用到鎖，所以這里可以看出這是一個線程安全的隊列
lock.lock();
try {
//隊列的容量，在創建的時候就已經指定了，如果隊列的元素個數count和數組的空間相等了
//說明隊列已經沒有容量裝填數據元素了，此時返回false即可
if (count == items.length)
return false;
else {
//進行入隊列操作
enqueue(e);
return true;
}
} finally {
//釋放鎖的邏輯
lock.unlock();
}
}
//第四步操作
private static void checkNotNull(Object v) {
if (v == null)
throw new NullPointerException();
}
//第五步操作
private void enqueue(E x) {
//將實例變量items賦值給臨時變量items，主要也是編程中常見的寫法
final Object[] items = this.items;
//將元素x裝載到隊列的末尾,此時的putIndex可以數組索引下標的，我個人理解
items[putIndex] = x;
//這里為啥要加這么一句呢?我想這是因為數組空間滿了，又要重新開始了，所以這里putIndex要置為0
if (++putIndex == items.length)
putIndex = 0;
//count表示隊列的元素個數，是個成員變量，入隊列之后，count加一是必須的
count++;
//發出一個信號通知，說明隊列不空，有元素可以從隊列進行獲取
//這里主要是線程間通信的，等下后面會介紹線程間通信的
notEmpty.signal();
}
線程間通信，你知道有哪種方式嗎，后面自己會單獨介紹的，后面自己慢慢會介紹的，不要著急哦
public E peek() {
//加鎖lock.lock
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//根據數組的索引下標獲取指定位置的元素，此時元素并沒有出隊列，不同于后面要分析的poll方法
return itemAt(takeIndex);
} finally {
//解鎖
lock.unlock();
}
}
//第二步操作
//這是一個final關鍵字修飾的方法,fianl關鍵字修飾變量，方法，類的作用都可以去回顧一下的哈
final E itemAt(int i) {
//根據索引下標獲取指定位置元素，時間復雜度為o(1)
return (E) items[i];
}
final修飾方法，如果一個類不允許其子類覆蓋某個方法，即，不允許被子類重寫，則可以把這個方法聲明為final方法
public int size() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//直接返回隊列元素個數的實例變量count即可，是不是很簡單
//于此同時，這也是一個線程安全的方法
return count;
} finally {
lock.unlock();
}
public boolean contains(Object o) {
//因為這個隊列里面不包含null元素，所以若元素o為null，則直接返回false
if (o == null) return false;
final Object[] items = this.items;
final ReentrantLock lock = this.lock;
//這是一個線程安全的方法
lock.lock();
try {
if (count > 0) {
//當隊列的元素個數增加時，此時的putIndex值是增加的
final int putIndex = this.putIndex;
int i = takeIndex;
do {
//若元素o，等于數組的其中一個元素，則直接返回false
if (o.equals(items[i]))
return true;
if (++i == items.length)
i = 0;
} while (i != putIndex);
}
//隊列里面沒有元素，則直接返回false
return false;
} finally {
lock.unlock();
}
}
public E take() throws InterruptedException {
//線程安全的方法
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
//如果隊列的元素個數為0，則此時需要等待，所以這里是一個阻塞式隊列
//此時這里就相當于一條指令一直在循環判斷count的值是否不等于0
while (count == 0)
notEmpty.await();
//進行出隊列操作
return dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}
//第二步操作
private E dequeue() {
//默認takeIndex是從0開始的，如果出隊列了,takeIndex值就會增加一
final Object[] items = this.items;
E x = (E) items[takeIndex];
//出隊列之后，元素就需要置為null了，等待gc在某個時刻進行回收不可達對象的回收
items[takeIndex] = null;
//如果takeIndex等于了數組空間的大小了，說明，隊列的元素個數已經取完了，此時需要重置takeIndex值為0
if (++takeIndex == items.length)
takeIndex = 0;
//每取出一個數組元素，元素個數減一
count--;
if (itrs != null)
itrs.elementDequeued();
//發出一個信號通知，"隊列不滿，還可以put操作的信號"
notFull.signal();
return x;
}
public E poll() {
//線程安全
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//若隊列的元素個數為0，則隊列的元素是沒有的，就返回了null
//否則就執行出隊列操作，上面已經分析過了，這里就不分析了
return (count == 0) ? null : dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void clear() {
final Object[] items = this.items;
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
int k = count;
//如果隊列存在元素大于0，直接執行下面的操作
if (k > 0) {
//putIndex的位置，就是需要移動到的位置
final int putIndex = this.putIndex;
int i = takeIndex;
do {
//循環將每個元素值置為null，等待gc在某個時刻觸發
items[i] = null;
if (++i == items.length)
i = 0;
} while (i != putIndex);
//這里為啥要賦值呢?思考一下
takeIndex = putIndex;
//元素個數置為0
count = 0;
if (itrs != null)
itrs.queueIsEmpty();
//進行通知，此時隊列里是可以裝填元素了
for (; k > 0 && lock.hasWaiters(notFull); k--)
notFull.signal();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
public String toString() {
//線程安全的方法
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
int k = count;
//隊列里面的元素個數為0，則返回"[]"
if (k == 0)
return "[]";
final Object[] items = this.items;
//使用StringBuilder方法進行拼接隊列的每一個元素
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append('[');
for (int i = takeIndex; ; ) {
Object e = items[i];
sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);
if (--k == 0)
return sb.append(']').toString();
sb.append(',').append(' ');
if (++i == items.length)
i = 0;
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
public int remainingCapacity() {
//獲取lock實例對象
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//剩余空間等于數組空間大小減去元素就是剩余空間的大小
return items.length - count;
} finally {
lock.unlock();
}
}
基于Condition的await()和singal()方法來實現。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author pc
*/
public class ConditionTest {
public Lock lock = new ReentrantLock();
public Condition condition = lock.newCondition();
public static void main(String[] args) {
ConditionTest test = new ConditionTest();
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
executorService.execute(() -> test.conditionWait());
executorService.execute(() -> test.conditionSignal());
}
public void conditionWait() {
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到鎖了");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待信號");
condition.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到信號");
} catch (Exception e) {
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void conditionSignal() {
lock.lock();
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到鎖了");
condition.signal();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "發出信號");
} catch (Exception e) {
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
“如何理解線程安全的隊列ArrayBlockingQueue源碼”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！
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