《java.util.concurrent 包源码阅读》06 ArrayBlockingQueue

浏览数：14 / 时间：2015年06月08日

对于BlockingQueue的具体实现，主要关注的有两点：线程安全的实现和阻塞操作的实现。所以分析ArrayBlockingQueue也是基于这两点。

对于线程安全来说，所有的添加元素的方法和拿走元素的方法都会涉及到，我们通过分析offer方法和poll()方法就能看出线程安全是如何实现的。

首先来看offer方法

    public boolean offer(E e) {
        checkNotNull(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            if (count == items.length)
                return false;
            else {
                insert(e);
                return true;
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

通过代码可以看出是通过采用Lock的方式来获取锁，然后再进行插入操作，最后再释放锁。

因此对于poll方法来说实现的方法肯定也是大同小异

    public E poll() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return (count == 0) ? null : extract();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

说过了线程安全的实现，接下来说说阻塞是如何实现的。如果各位知道Object的wait/notify的话就很好理解了。这里涉及到一个接口叫java.util.concurrent.locks.Condition。

Condition拥有类似的操作：await/signal。Condition和一个Lock相关，由Lock的newCondition来创建。只有当前线程获取了这把锁，才能调用Condition的await方法来等待通知，否则会抛出异常。

下面来看看put方法就会明白如何使用一个Condition了

notFull =  lock.newCondition();

    public void put(E e) throws InterruptedException {
        checkNotNull(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            while (count == items.length)
                notFull.await();
            insert(e);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

实现阻塞的关键就是就是这个notFull的Condition，当队列已满，await方法会阻塞当前线程，并且释放Lock，等待其他线程调用notFull的signal来唤醒这个阻塞的线程。那么这个操作必然会在拿走元素的操作中出现，这样一旦有元素被拿走，阻塞的线程就会被唤醒。

这里有个问题，发出signal的线程肯定拥有这把锁的，因此await方法所在的线程肯定是拿不到这把锁的，await方法不能立刻返回，需要尝试获取锁直到拥有了锁才可以从await方法中返回。

这就是阻塞的实现原理，也是所谓的线程同步。

同样对于take方法会有一个notEmpty的Condition。

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

需要注意的是这里返回队列长度的时候也是需要锁的

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

ArrayBlockingQueue的实现相对简单，只需要一把锁就可以搞定，下一篇关于LinkedBlockingQueue则会复杂不少，需要用到两把锁。

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