Java集合--ArrayBlockingQueue
来源:互联网 发布:虚代理 java 编辑:程序博客网 时间:2024/05/02 02:21
ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列。
线程安全是指,ArrayBlockingQueue内部通过“互斥锁”保护竞争资源,实现了多线程对竞争资源的互斥访问。而有界,则是指ArrayBlockingQueue对应的数组是有界限的。 阻塞队列,是指多线程访问竞争资源时,当竞争资源已被某线程获取时,其它要获取该资源的线程需要阻塞等待;而且,ArrayBlockingQueue是按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序,元素都是从尾部插入到队列,从头部开始返回。
注意:ArrayBlockingQueue不同于ConcurrentLinkedQueue,ArrayBlockingQueue是数组实现的,并且是有界限的;而ConcurrentLinkedQueue是链表实现的,是无界限的。
ArrayBlockingQueue的数据结构,如下图所示:
说明:
1. ArrayBlockingQueue继承于AbstractQueue,并且它实现了BlockingQueue接口。
2. ArrayBlockingQueue内部是通过Object[]数组保存数据的,也就是说ArrayBlockingQueue本质上是通过数组实现的。ArrayBlockingQueue的大小,即数组的容量是创建ArrayBlockingQueue时指定的。
3. ArrayBlockingQueue与ReentrantLock是组合关系,ArrayBlockingQueue中包含一个ReentrantLock对象(lock)。ReentrantLock是可重入的互斥锁,ArrayBlockingQueue就是根据该互斥锁实现“多线程对竞争资源的互斥访问”。而且,ReentrantLock分为公平锁和非公平锁,关于具体使用公平锁还是非公平锁,在创建ArrayBlockingQueue时可以指定;而且,ArrayBlockingQueue默认会使用非公平锁。
4. ArrayBlockingQueue与Condition是组合关系,ArrayBlockingQueue中包含两个Condition对象(notEmpty和notFull)。而且,Condition又依赖于ArrayBlockingQueue而存在,通过Condition可以实现对ArrayBlockingQueue的更精确的访问 -- (01)若某线程(线程A)要取数据时,数组正好为空,则该线程会执行notEmpty.await()进行等待;当其它某个线程(线程B)向数组中插入了数据之后,会调用notEmpty.signal()唤醒“notEmpty上的等待线程”。此时,线程A会被唤醒从而得以继续运行。(02)若某线程(线程H)要插入数据时,数组已满,则该线程会它执行notFull.await()进行等待;当其它某个线程(线程I)取出数据之后,会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。此时,线程H就会被唤醒从而得以继续运行。
ArrayBlockingQueue提供的数据存储数组:
/** The queued items */ final Object[] items;
ArrayBlockingQueue提供了一个互斥锁lock用来保证多线程对竞争资源的互斥访问。
提供两个条件变量notEmpty和notFull用来标识items数组数据的空还是满,
/** Main lock guarding all access */ final ReentrantLock lock; /** Condition for waiting takes */ private final Condition notEmpty; /** Condition for waiting puts */ private final Condition notFull;接下来我们看看ArrayBlockingQueue的添加元素和获取元素操作。
1、添加
简单来说就是获取锁之后尝试添加,如果已满之间返回false,否则在数组中添加数据,最后释放锁。
public boolean offer(E e) { checkNotNull(e); final ReentrantLock lock = this.lock;//获取锁 lock.lock(); try { if (count == items.length)//队列已满返回false return false; else {//在队列中添加数据 enqueue(e); return true; } } finally {//释放锁 lock.unlock(); } }
private void enqueue(E x) { // assert lock.getHoldCount() == 1; // assert items[putIndex] == null; final Object[] items = this.items; items[putIndex] = x;//没添加一个元素putindex++ if (++putIndex == items.length) putIndex = 0;//数量加一 count++;//唤醒阻塞线程 notEmpty.signal(); }2、获取数据
public E take() throws InterruptedException { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); try {//如果没有数据则等待 while (count == 0) notEmpty.await();//有数据则获取数据 return dequeue(); } finally { lock.unlock(); } }
private E dequeue() { // assert lock.getHoldCount() == 1; // assert items[takeIndex] != null; final Object[] items = this.items; @SuppressWarnings("unchecked")//从数组中获取数据 E x = (E) items[takeIndex]; items[takeIndex] = null; if (++takeIndex == items.length) takeIndex = 0; count--; if (itrs != null) itrs.elementDequeued(); notFull.signal(); return x; }
总结:ArrayBlockingQueue提供了一个有长度的数组items用来保存数据,并且实现队列的FIFO;提供互斥锁lock来保存竞争资源的互斥方法;提供两个信号量notEmpty和notFull来通知items空和满的状态。
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