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什么是阻塞队列?
阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是:在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器,而消费者也只从容器里拿元素。
方法 | 抛出异常 | 返回特殊值 | 一直阻塞 | 超时退出 |
---|---|---|---|---|
插入 | add(e) | offer(e) | put(e) | offer(e, time, unit) |
移除 | remove() | poll() | take() | poll(time, unit) |
检查 | element() | peek() | 不可用 | 不可用 |
- 抛出异常:是指当阻塞队列满时候,再往队列里插入元素,会抛出IllegalStateException(“Queue full”)异常。当队列为空时,从队列里获取元素时会抛出NoSuchElementException异常 。
- 返回特殊值:插入方法会返回是否成功,成功则返回true。移除方法,则是从队列里拿出一个元素,如果没有则返回null
- 一直阻塞:当阻塞队列满时,如果生产者线程往队列里put元素,队列会一直阻塞生产者线程,直到拿到数据,或者响应中断退出。当队列空时,消费者线程试图从队列里take元素,队列也会阻塞消费者线程,直到队列可用。
- 超时退出:当阻塞队列满时,队列会阻塞生产者线程一段时间,如果超过一定的时间,生产者线程就会退出。
核心成员变量
// ArrayBlockingQueue队列底层用数组存储维护final Object[] items;/** items index for next take, poll, peek or remove */int takeIndex;/** items index for next put, offer, or add */int putIndex;/** Number of elements in the queue */int count;/** Concurrency control uses the classic two-condition algorithm* found in any textbook.*//** Main lock guarding all access */final ReentrantLock lock;/** Condition for waiting takes */private final Condition notEmpty;/** Condition for waiting puts */private final Condition notFull;
Constructor 构造函数
// 外部指定容量创建队列,默认是非公平锁
public ArrayBlockingQueue(int capacity) {this(capacity, false);
}// 外部指定容量、公平锁创建队列
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {if (capacity <= 0)throw new IllegalArgumentException();this.items = new Object[capacity];// 构建独占锁lock = new ReentrantLock(fair);// 获取元素等待条件notEmpty = lock.newCondition();// 存放元素等待条件notFull = lock.newCondition();
}
入队
- offer。成功返回true,失败返回false
public boolean offer(E e) {checkNotNull(e);final ReentrantLock lock = this.lock;// 获取独占锁lock.lock();try {// 队列已满,直接返回falseif (count == items.length)return false;else {// 元素入队enqueue(e);return true;}} finally {// 释放锁lock.unlock();}
}
- put : 队列满,会阻塞调用存储元素的线程
public void put(E e) throws InterruptedException {checkNotNull(e);final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();try {while (count == items.length)notFull.await(); // 队列已满,阻塞调用存储的线程enqueue(e);} finally {lock.unlock();}
}
- enqueue : 入队操作
private void enqueue(E x) {// assert lock.getHoldCount() == 1;// assert items[putIndex] == null;final Object[] items = this.items;items[putIndex] = x;if (++putIndex == items.length)putIndex = 0;count++;// 队列已经非空了。需要唤醒获取元素的线程。notEmpty.signal();
}
- poll :获取元素,存在返回元素e,不存在返回null
public E poll() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {return (count == 0) ? null : dequeue();} finally {lock.unlock();}}
- take : 取元素。如果队列为空,则会阻塞调用获取元素的线程。
public E take() throws InterruptedException {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();try {while (count == 0)notEmpty.await();return dequeue();} finally {lock.unlock();}}
- dequeue : 出队操作
private E dequeue() {// assert lock.getHoldCount() == 1;// assert items[takeIndex] != null;final Object[] items = this.items;@SuppressWarnings("unchecked")E x = (E) items[takeIndex];items[takeIndex] = null;if (++takeIndex == items.length)takeIndex = 0;count--;if (itrs != null)itrs.elementDequeued();// 队列处于非充满状态,需要唤醒存储元素的线程 notFull.signal();return x;
}
写在最后
源码分析看的是JDK8源码。