使用Lock锁及Condition实现自定义阻塞队列

前言

Lock锁相对于传统的synchronized关键字来说更加灵活,Lock锁为我们提供了显示加锁、可中断加锁、超时加锁等机制。

Lock锁 VS synchronized锁:

  • 二则都是可重入锁
  • synchronized是关键字,不会导致死锁,而Lock可能会出现死锁;
  • synchronized不能响应中断,获取不到锁会一直阻塞,而Lock可以响应中断,可以知道是否获取了锁
  • synchronized为独占锁,锁的获取和释放由JVM实现
实现阻塞队列

阻塞队列要点:

  1. 当队列中没有元素时就阻塞,有则返回元素;
  2. 当队列已满时阻塞,未满时将元素放入队列;

这里我们要结合使用JUC包下的Condition,对线程的阻塞与执行实现更加灵活的控制

实现如下:(建议在多线程下多测试几次,观察各个线程的加锁解锁过程)


public class CustomBlockingQueue {
    // 这里我们用ArrayList模拟队列
    private List<Object> queue = new ArrayList<>();

    // 创建lock对象,同时创建两个condition实例,分别用于控制阻塞队列的读和写
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition putCondition = lock.newCondition();
    private Condition takeCondition = lock.newCondition();

    // 阻塞队列的大小
    private int size;

    public CustomBlockingQueue(int size) {
        this.size = size;
    }

    /**
     * 向阻塞队列放入元素,如果队列已满则阻塞
     *
     * @param obj 放入队列的元素
     */
    public void put(Object obj) {
        lock.lock();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " got the lock ... " + lock);
        try {
            while (true) {
                // 如果队列未满,则放入元素
                if (queue.size() < size) {
                    queue.add(obj);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " add to queue: " + obj);
                    takeCondition.signal();
                    break;
                } else {
                    // 队列已满,则阻塞
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " want to add a obj but queue is full...");
                    putCondition.await();
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " release the lock ... " + lock);
            lock.unlock();
        }

    }

    /**
     * 从阻塞队列获取元素,如果队列为空则阻塞
     *
     * @return 获取的元素
     */
    public Object take() {
        lock.lock();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " got the lock ... " + lock);
        Object obj = null;
        try {
            while (true) {
            	// 如果队列不为空,则获取队头元素
                if (queue.size() > 0) {
                    obj = queue.remove(0);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get a obj: " + obj);
                    putCondition.signal();
                    return obj;
                } else {
                	// 队列为空,阻塞
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " want to get a obj but no one...");
                    takeCondition.await();
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " release the lock ... " + lock);
            lock.unlock();
        }
        return obj;
    }
}
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