ArrayBlockingQueue源码分析

ArrayBlockingQueue底层是使用一个数组实现队列的，并且在构造ArrayBlockingQueue时需要指定容量，也就意味着底层数组一旦创建了，容量就不能改变了，因此ArrayBlockingQueue是一个容量限制的阻塞队列。因此，在队列全满时执行入队将会阻塞，在队列为空时出队同样将会阻塞。

ArrayBlockingQueue的重要字段有如下几个：

/** The queued items */
 final Object[] items;
/** Main lock guarding all access */
final ReentrantLock lock;
/** Condition for waiting takes */ 
private final Condition notEmpty;
/** Condition for waiting puts */ 
private final Condition notFull;

一、put(E e)方法

put(E e)方法在队列不满的情况下，将会将元素添加到队列尾部，如果队列已满，将会阻塞，直到队列中有剩余空间可以插入。该方法的实现如下：

/**
 * Inserts the specified element at the tail of this queue, waiting
 * for space to become available if the queue is full.
 *
 * @throws InterruptedException {@inheritDoc}
 * @throws NullPointerException {@inheritDoc}
 */
public void put(E e) throws InterruptedException {
    Objects.requireNonNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count == items.length)
            notFull.await();
        enqueue(e);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

put方法总结:

• 1. ArrayBlockingQueue不允许元素为null
• 2. ArrayBlockingQueue在队列已满时将会调用notFull的await()方法释放锁并处于阻塞状态。
• 3. 一旦ArrayBlockingQueue不为满的状态，就将元素入队。

二、E take()方法

take()方法用于取走队头的元素，当队列为空时将会阻塞，直到队列中有元素可取走时将会被释放。其实现如下：

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

take方法总结:

一旦获得了锁之后，如果队列为空，那么将阻塞；否则调用dequeue()出队一个元素。

ArrayBlockingQueue总结：

ArrayBlockingQueue的并发阻塞是通过ReentrantLock和Condition来实现的，ArrayBlockingQueue内部只有一把锁，意味着同一时刻只有一个线程能进行入队或者出队的操作。

三、总结

在上一篇分析LinkedBlockingQueue的源码之后，可以与ArrayBlockingQueue做一个比较。

1、ArrayBlockingQueue：

一个对象数组+一把锁+两个条件。入队与出队都用同一把锁，在只有入队高并发或出队高并发的情况下，因为操作数组，且不需要扩容，性能很高，采用了数组，必须指定大小，即容量有限。

2、LinkedBlockingQueue：

一个单向链表+两把锁+两个条件。两把锁，一把用于入队，一把用于出队，有效的避免了入队与出队时使用一把锁带来的竞争。在入队与出队都高并发的情况下，性能比ArrayBlockingQueue高很多。