ArrayBlockingQueue－我們到底能走多遠系列(42)

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我們到底能走多遠系列(42)

扯淡：

　　乘著有空，讀些juc的源碼學習下。後續把juc大致走一邊，反正以後肯定要再來。

主題：

BlockingQueue 是什麼A java.util.Queue that additionally supports operations that wait for the queue to become non-empty when retrieving an element, and wait for space to become available in the queue when storing an element. 一個能阻塞的隊列在兩個操作隊列時的阻塞：　　1，擷取隊列中元素時，隊列為空白，則阻塞，直到隊列中有元素。　　2，存放一個元素時，隊列已滿，則阻塞，直到隊列中有空位置可以存放。BlockingQueue 作為介面規定了實現的規矩。下面是隊列核心的存取操作方法的4個種類：

	Throws exception	Special value	Blocks	Times out
Insert	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e, time, unit)
Remove	remove()	poll()	take()	poll(time, unit)
Examine	element()	peek()	not applicable	not applicable

 根據上面表，在隊列滿或空時的策略分別包含了，拋出異常，返回boolean值，阻塞線程，阻塞到逾時。為什麼要這麼選擇，就不清楚了。我們需要注意的是除了第三種，其他方法都沒有真正阻塞線程。  ArrayBlockingQueue：內部用數組實現的一個queue，按照元素先進先出（FIFO）原則。初始化後，隊列容量不可改變。支援可選的公平機制，來保證阻塞的操作線程能按照順序排列等待。預設是不公平機制。  源碼實現：1，使用Object[]的一個數組來儲存元素

// 隊列存放元素的容器final Object[] items;// 下一次讀取或移除的位置int takeIndex;// 存放下一個放入元素的位置int putIndex;// 隊列裡有效元素的數量int count;// 所有訪問的保護鎖final ReentrantLock lock;// 等待擷取的條件private final Condition notEmpty;// 等待放入的條件private final Condition notFull;

2，整個隊列是有一個環繞機制的，比如這時候我一直取資料，那麼讀取的下標會一直後移，知道數組的末尾。如果這時候制定數組的尾部後一個下標時數組的頭位。如此即實現環繞的一個隊列。如此實現十分精妙，可說是整個隊列實現的基礎機制。

如此，這個隊列的容量是不可改變的。

// 指標前移final int inc(int i) {    return (++i == items.length) ? 0 : i;}// 指標後移final int dec(int i) {    return ((i == 0) ? items.length : i) - 1;}

3，直接看下核心的put和take方法實現：

put

    public void put(E e) throws InterruptedException {        checkNotNull(e);//不能放null        final ReentrantLock lock = this.lock;//先把鎖賦給final修飾的局部變數        // 在JUC的很多類裡，都會看到這種寫法：把類的屬性賦值給方法內的用final修飾一個變數。        // 這是因為類的屬性是存放在堆裡的，方法內的變數是存放在方法棧上的，存取方法棧比訪問堆要快。        // 在這裡，this.lock屬性要訪問兩次，通過賦值給方法的局部變數，就節省了一次堆的訪問。        // 其他的類屬性只訪問一次就不需要這樣處理了。        lock.lockInterruptibly();//加鎖        try {            //迴圈保證避免避免虛假喚醒，虛假喚醒就是此事如果有多個線程都wait，
　　　　　　　//而被同時喚醒時都會去執行下面的insert            //如果在while迴圈中，那麼喚醒後先判斷count大小，來確定是繼續wait還是insert。            while (count == items.length)                notFull.await();//阻塞線程            insert(e);        } finally {            lock.unlock();//釋放鎖        }    }

 take

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

其中使用到insert和extract方法，當然也可以看到只有持有鎖的情況下才會調用這兩個方法，如此這個方法的調用不需要關係是否安全執行緒，調用前保證安全執行緒：

    private void insert(E x) {        items[putIndex] = x;// 1,存值，非常簡便        putIndex = inc(putIndex);//2,移動下標，使用inc方法        ++count;//3,增加元素總數        notEmpty.signal();//4,通知在非空條件上等待的讀線程     }

    private E extract() {        final Object[] items = this.items;//先將類變數賦給方法變數，前面提過這個用處        E x = this.<E>cast(items[takeIndex]);        items[takeIndex] = null;        takeIndex = inc(takeIndex);        --count;        notFull.signal();        return x;    }

 

操作：

1，一個環的數組

 

2，再放一個元素：

 

 

3，取一個元素

 

 

當然ArrayBlockingQueue裡還有其他方法，這裡就不贅述了。有興趣的同學可以深入繼續探索。

 

總結：

 1，一個環的數組設計十分巧妙。

 2，將類變數賦給方法變數的編碼方式

 

 

讓我們繼續前行

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努力不一定成功，但不努力肯定不會成功。

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