[java基础-集合篇]有界阻塞队列ArrayBlockingQueue源码解析

从源码可知，ArrayBlockingQueue是一个基于数组大小固定的阻塞队列。

且ArrayBlockingQueue获取元素都从头部获取，插入元素都从尾部插入，即ArrayBlockingQueue是单向队列，从一头插入，一头获取。

即ArrayBlockingQueue结构上是单向队列。

ArrayBlockingQueue特点

主要特点如下：

1. 有界队列：ArrayBlockingQueue 的容量是固定的，不提供扩容方法，可以通过构造函数指定队列的最大容量。如果尝试添加元素导致队列超过最大容量，则会阻塞当前线程，直到队列中有空间为止。
2. 基于数组实现：内部使用一个固定大小的数组来存储队列中的元素，这使得队列的容量是固定的（没有扩容机制）。且通过各个index属性来快速获取与插入元素。
3. 公平性选项：在构造 ArrayBlockingQueue 时，可以选择是否启用公平模式，默认非公平。

公平模式下，队列会按照线程请求的先后顺序来分配资源。

而非公平模式则尽可能减少线程等待时间。

1. 阻塞方法：ArrayBlockingQueue 提供了 put 和 take 等阻塞方法，当队列满或空时，这些方法会阻塞当前线程，直到条件满足为止，通过双条件算法来做同步控制。获取和插入元素都提供了阻塞方法。

ArrayBlockingQueue结构与属性

构造ArrayBlockingQueue时必须指定大小。

源码中有说明，并发控制使用任何教科书中都可以找到的经典双条件算法。

ArrayBlockingQueue方法

ArrayBlockingQueue插入和获取元素都提供了阻塞方法与非阻塞方法。

阻塞方法主要是通过Condition控制当前线程等待、唤醒等待线程来进行。

offer方法-插入（非阻塞）

如果可以立即插入指定的元素，而不会超出队列的容量，则在此队列的尾部插入指定的元素，成功时返回 true ，并且 false 此队列已满。此方法通常比 add方法 更可取。

值得注意的是：在 enqueue 方法中，使用局部变量 final Object[] items = this.items; 而不是直接操作 this.items 。

使用局部变量而不是直接操作类成员变量好处如下：

1、局部变量访问速度更快，类成员变量可能会涉及额外的开销，例如内存屏障或同步。

局部变量通常在栈，而类成员变量在堆，访问局部变量少了堆内存寻址操作，通常快一点。

如果类成员变量是通过同步块或锁保护的，每次访问这些变量时都需要获取和释放锁。这会带来一定的性能开销，尤其是在高并发场景下。将类成员变量赋值给局部变量后，在方法内部使用局部变量可以减少锁的争用，提高程序的执行效率。

2、可以避免意外修改，将修改限于局部

3、表达更清晰

add方法-插入（非阻塞）

add本质也是调用offer，当offer返回false时跑出异常。

put方法-插入（阻塞）

在此队列的尾部插入指定的元素，等待队列已满时空间变为可用空间

poll方法-获取（非阻塞）

检索但不删除此队列的头部，如果此队列为空，则返回 null 。

take方法-获取（阻塞）

检索并删除此队列的头部，必要时等待，直到元素可用。

由源码可知，当队列空时，进行等待。即阻塞

poll方法-获取（阻塞）

检索并删除此队列的头部，并在必要时等待指定的等待时间，以便元素可用

较take方法增加阻塞时间

资料引用（推荐）

5.2   队列 - Hello 算法