ScheduledThreadPoolExecutor原理解析-DelayedWorkQueue

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前言

DelayedWorkQueue是ScheduledThreadPoolExecutor线程池使用的任务阻塞队列。DelayedWorkQueue是基于小根堆实现的延时优先级队列，队列中的元素就是ScheduledFutureTask，因此DelayedWorkQueue的队列头节点任务总是最优先被执行的任务。本篇文章将对DelayedWorkQueue的实现原理进行分析。

正文

先看一下DelayedWorkQueue的字段，如下所示。

static class DelayedWorkQueue extends AbstractQueue<Runnable>
	implements BlockingQueue<Runnable> {
   
   

	// 堆数组的初始大小
	private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
	
	// 堆数组，数组中的元素实际上是ScheduledFutureTask
	private RunnableScheduledFuture<?>[] queue =
		new RunnableScheduledFuture<?>[INITIAL_CAPACITY];
	
	private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
	
	// 延时队列元素个数
	private int size = 0;

	// 在延时队列头等待任务的领导线程
	private Thread leader = null;

	private final Condition available = lock.newCondition();
	
	......
	
}

特别说明一下leader字段和available字段，首先是leader字段，表示在延时队列头等待任务的第一个线程，即如果延时队列头的任务需要被执行时，这个任务会被leader字段指向的线程获得。同时所有在延时队列头等待任务的线程，均会在available上进入等待状态，并且在延时队列头的任务需要被执行时或者延时队列头的任务被更新时唤醒所有在available上等待的线程。

已知DelayedWorkQueue是一个基于小根堆实现的延时优先级队列，那么往DelayedWorkQueue中插入和删除任务后，均需要保持堆的性质，在DelayedWorkQueue中，主要是siftUp()和siftDown()这两个方法来保持堆的性质，siftUp()是用于往DelayedWorkQueue中插入任务时来保持堆的性质，而siftDown()是用于DelayedWorkQueue弹出任务后保持堆的性质，其实现如下。

siftUp()实现如下所示。

private void siftUp(int k, RunnableScheduledFuture<?> key) {
   
   
	while (k > 0) {
   
   
		// 计算父节点索引
		int parent = (k - 1) >>> 1;
		RunnableScheduledFuture<?> e = queue[parent];
		// 将插入元素与父节点元素进行比较
		// 如果插入元素大于等于父节点元素，则循环结束
		if (key.compareTo(e) >=