Java并发进阶：阻塞队列ArrayBlockingQueue源码解析_java阻塞队列源码
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构造器
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使用ArrayBlockingQueue的时候，必须指定一个capacity阻塞队列的容量。可以传入可选的fair值，以采取不同公平性策略，默认使用非公平的策略。另外，可以传入集合对象，直接构造阻塞队列。
// 必须指定容量， 默认采用非公平策略
public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
this(capacity, false);
}
// 另外，可指定公平性策略
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
// 对容量进行简单校验
if (capacity <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
this.items = new Object[capacity]; // 初始化底层数组
lock = new ReentrantLock(fair); // 初始化lock
notEmpty = lock.newCondition(); // 初始化条件变量notEmpty
notFull = lock.newCondition(); // 初始化条件变量notFull
}
// 另外，可指定传入集合直接构造
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair,
Collection<? extends E> c) {
this(capacity, fair);
// 加锁只是为了可见性， 而不是为了互斥特性
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock(); // Lock only for visibility, not mutual exclusion
try {
int i = 0;
try {
for (E e : c) { // 遍历赋值
checkNotNull(e);
items[i++] = e;
}
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException ex) {
throw new IllegalArgumentException();
}
count = i;
putIndex = (i == capacity) ? 0 : i;
} finally {
lock.unlock();
}
}
出队和入队操作
=======
队列的操作最核心的部分莫过于入队和出队了，后面分析的方法基本上都基于这两个工具方法。
入队enqueue
=========
private void enqueue(E x) {
// assert lock.getHoldCount() == 1;
// assert items[putIndex] == null;
final Object[] items = this.items;
// 把元素x放入数组
items[putIndex] = x;
// 下一个元素应该存放的下标位置
if (++putIndex == items.length)
putIndex = 0;
count++;
// 激活notEmpty的条件队列因调用take操作而被阻塞的一个线程
notEmpty.signal();
}
-
将元素x置入数组中。
-
计算下一个元素应该存放的下标位置。
-
元素个数器递增，这里count前加了锁，值都是从主内存中获取，不会存在内存不可见问题，并且更新也会直接刷新回主内存中。
-
最后激活notEmpty的条件队列因调用take操作而被阻塞的一个线程。
出队dequeue
=========
private E dequeue() {
// assert lock.getHoldCount() == 1;
// assert items[takeIndex] != null;
final Object[] items = this.items;
@SuppressWarnings(“unchecked”)
// 获取元素
E x = (E) items[takeIndex];
// 置null
items[takeIndex] = null;
// 重新设置对头下标
if (++takeIndex == items.length)
takeIndex = 0;
// 更新元素计数器
count–;
// 更新迭代器中的元素数据，itrs只用在使用迭代器的时候才实例化哦
if (itrs != null)
itrs.elementDequeued();
// 激活notFull的条件队列因调用put操作而被阻塞的一个线程
notFull.signal();
return x;
}
-
获取元素，并将当前位置置null。
-
重新设置队头下标。
-
元素计数器递减。
-
更新迭代器中的元素数据，itrs默认情况下都是为null的，只有使用迭代器的时候才会实例化Itrs。
-
激活notFull的条件队列因调用put操作而被阻塞的一个线程。
阻塞式操作
=====
E take() 阻塞式获取
==============
take操作将会获取当前队列头部元素并移除，如果队列为空则阻塞当前线程直到队列不为空，退出阻塞时返回获取的元素。
那，线程阻塞至何时如何知道呢，其实当前线程将会因notEmpty.await()被包装成等待节点置入notEmpty的条件队列中，一旦enqueue操作成功触发，也就是入队成功，将会执行notEmpty.signal()唤醒条件队列中等待的线程，被转移到AQS队列中参与锁的争夺。
如果线程在阻塞时被其他线程设置了中断标志，则抛出InterruptedException异常并返回。
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 可响应中断式地获取锁
lock.lockInterruptibly();
try {
// 如果队列为空，则将当前线程包装为等待节点置入notEmpty的条件队列中
while (count == 0)
notEmpty.await();
// 非空，则执行入队操作，入队时唤醒notFull的条件队列中的第一个线程
return dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}
void put(E e) 阻塞式插入
===================
put操作将向队尾插入元素，如果队列未满则插入，如果队列已满，则阻塞当前线程直到队列不满。
如果线程在阻塞时被其他线程设置了中断标志，则抛出InterruptedException异常并返回。
public void put(E e) throws InterruptedException {
checkNotNull(e);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
// 如果队列满，则将当前线程包装为等待节点置入notFull的条件队列中
while (count == items.length)
notFull.await();
// 非满，则执行入队操作，入队时唤醒notEmpty的条件队列中的第一个线程
enqueue(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
E poll(timeout, unit) 阻塞式超时获取
=============================
在take阻塞式获取方法的基础上额外增加超时功能，传入一个timeout，获取不到而阻塞的时候，如果时间到了，即使还获取不到，也只能立即返回null。
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while (count == 0) {
// 队列仍为空，但是时间到了，必须返回了
if (nanos <= 0)
return null;
// 在条件队列里等着，但是需要更新时间
nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
}
return dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}
boolean offer(e, timeout, unit) 阻塞式超时插入
=======================================
在put阻塞式插入方法的基础上额外增加超时功能，传入一个timeout，获取不到而阻塞的时候，如果时间到了，即使还获取不到，也只能立即返回null。
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
checkNotNull(e);
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while (count == items.length) {
if (nanos <= 0)
return false;
nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
}
enqueue(e);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
其他常规操作
======
boolean offer(E e)
==================
offer(E e)是非阻塞的方法，向队尾插入一个元素，如果队列未满，则插入成功并返回true；如果队列已满则丢弃当前元素，并返回false。
public boolean offer(E e) {
checkNotNull(e); // 如果插入元素为null，则抛出NullPointerException异常
// 获取独占锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
// 如果队列满， 则返回false
if (count == items.length)
return false;
else {
// 否则则入队
enqueue(e);
return true;
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
E poll()
========
从队列头部获取并移除第一个元素，如果队列为空则返回null。
public E poll() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
// 如果为空，返回null， 否则执行出队操作
return (count == 0) ? null : dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}
Boolean remove(Object o)
========================
移除队列中与元素o相等【指的是equals方法判定相同】的元素，移除成功返回true，如果队列为空或没有匹配元素，则返回false。
最后
自我介绍一下，小编13年上海交大毕业，曾经在小公司待过，也去过华为、OPPO等大厂，18年进入阿里一直到现在。
深知大多数Java工程师，想要提升技能，往往是自己摸索成长，自己不成体系的自学效果低效漫长且无助。
因此收集整理了一份《2024年Java开发全套学习资料》，初衷也很简单，就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友，同时减轻大家的负担。
既有适合小白学习的零基础资料，也有适合3年以上经验的小伙伴深入学习提升的进阶课程，基本涵盖了95%以上Java开发知识点，不论你是刚入门Android开发的新手，还是希望在技术上不断提升的资深开发者，这些资料都将为你打开新的学习之门！
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由于文件比较大，这里只是将部分目录截图出来，每个节点里面都包含大厂面经、学习笔记、源码讲义、实战项目、讲解视频，并且会持续更新！
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[外链图片转存中…(img-Y76ycbO9-1715431411488)]
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