java并发之ArrayBlockingQueue详细介绍
java并发之ArrayBlockingQueue详细介绍
ArrayBlockingQueue是常用的线程集合，在线程池中也常常被当做任务队列来使用。使用频率特别高。他是维护的是一个循环队列（基于数组实现），循环结构在数据结构中比较常见，但是在源码实现中还是比较少见的。
线程安全的实现
线程安全队列，基本是离不开锁的。ArrayBlockingQueue使用的是ReentrantLock，配合两种Condition，实现了集合的线程安全操作。这里稍微说一个好习惯，下面是成员变量的声明。
privatestaticfinallongserialVersionUID=-817911632652898426L; finalObject[]items; inttakeIndex; intputIndex; intcount; finalReentrantLocklock; privatefinalConditionnotEmpty; privatefinalConditionnotFull; transientItrsitrs=null;
赋值的操作基本都是在构造函数里做的。这样有个好处，代码执行可控。成员变量的初始化也是会合并在构造方法里执行的，但是在执行顺序上需要好好斟酌，如果写在构造方法里初始化，则没有相关问题。
阻塞队列的常用场所就是生产者消费者。一般都是生产者放入，消费者从头取数据。下面重点说这两个操作。
这两个操作都是依靠锁来保证线程安全的。
生产操作
publicvoidput(Ee)throwsInterruptedException{
checkNotNull(e);
finalReentrantLocklock=this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try{
while(count==items.length)
notFull.await();
enqueue(e);
}finally{
lock.unlock();
}
}
put等放入操作，首先是获取锁，如果发现数据满了，就通过notFull的condition，来阻塞线程。这里的条件判定一定是用while而不是if，多线程情况下，可以被唤醒后发现又满了。
privatevoidenqueue(Ex){
finalObject[]items=this.items;
items[putIndex]=x;
if(++putIndex==items.length)
putIndex=0;
count++;
notEmpty.signal();
}
这个是入队列的操作。首先获取维护的数组。putindex就是放入操作的标志。这个操作会一直加。达到预定的长度后就变成0从头开始计数。这样插入的操作就是一个循环的操作了，count就是用来做计数的，作为能否插入数据的一个标准，插入数据后就通过notEmpty的condition发出一个信号唤醒消费线程。
消费操作
publicEtake()throwsInterruptedException{
finalReentrantLocklock=this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try{
while(count==0)
notEmpty.await();
returndequeue();
}finally{
lock.unlock();
}
}
消费的方法也是这样。先获取锁，然后进行条件判断，如果没有数据，则阻塞线程。注意点和put一样。
privateEdequeue(){
finalObject[]items=this.items;
@SuppressWarnings("unchecked")
Ex=(E)items[takeIndex];
items[takeIndex]=null;
if(++takeIndex==items.length)
takeIndex=0;
count--;
if(itrs!=null)
itrs.elementDequeued();
notFull.signal();
returnx;
}
取数据的时候，也依靠takeIndex，这是一个标志，这个数值也会一直增加，表示取的第一个数据的位置。如果这个标志走到最后，然后变成0，从头再来。这样保证取出的数据都是fifo的顺序。删除的时候如果发现迭代中，则会修改迭代器的遍历。然后通过notFull的condition来唤醒生产线程。
移除操作
publicbooleanremove(Objecto){
if(o==null)returnfalse;
finalObject[]items=this.items;
finalReentrantLocklock=this.lock;
lock.lock();
try{
if(count>0){
finalintputIndex=this.putIndex;
inti=takeIndex;
do{
if(o.equals(items[i])){
removeAt(i);
returntrue;
}
if(++i==items.length)
i=0;
}while(i!=putIndex);
}
returnfalse;
}finally{
lock.unlock();
}
}
对于remove操作就比较麻烦了，首先获取锁之后，把两个标志位本地化，然后找到要删除的元素的位置。调用removeAt，这里删除需要对标志位做改变。
voidremoveAt(finalintremoveIndex){
finalObject[]items=this.items;
if(removeIndex==takeIndex){
items[takeIndex]=null;
if(++takeIndex==items.length)
takeIndex=0;
count--;
if(itrs!=null)
itrs.elementDequeued();
}else{
finalintputIndex=this.putIndex;
for(inti=removeIndex;;){
intnext=i+1;
if(next==items.length)
next=0;
if(next!=putIndex){
items[i]=items[next];
i=next;
}else{
items[i]=null;
this.putIndex=i;
break;
}
}
count--;
if(itrs!=null)
itrs.removedAt(removeIndex);
}
notFull.signal();
}
如果删除的元素是位置和takeindex一样。那就可以直接删除，然后让删除标志位向后移动。如果不是，则从删除的位置开始，进行后面向前面的数据覆盖的操作。直到遇到putindex的前一个位置。然后把那个位置的数据设置为null。并且把putindex的位置往前移动一格，正在迭代的时候要删除数据并且唤醒生产线程。
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