又被问到ArrayBlockingQueue？

简介
ArrayBlockingQueue是一个由数组结构组成的有界队列。此队列按照先进先出的顺序进行排序。支持公平锁和非公平锁，默认非公平锁。

#####ArrayBlockingQueue 类

public class ArrayBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E>
        implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable

继承AbstractQueue抽象类，并且实现BlockingQueue接口

ArrayBlockingQueue 属性

// 元素数组
final Object[] items;
// 下一次读取或移除的位置
int takeIndex;
// 下一次存放元素的位置
int putIndex;
// 元素个数
int count;
// 可重入锁
final ReentrantLock lock;
// 非空监控
private final Condition notEmpty;
// 非满监控
private final Condition notFull;
// 迭代器
transient Itrs itrs = null;

ArrayBlockingQueue 构造函数

public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
    this(capacity, false);
}
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
    if (capacity <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    // 初始化元素数组
    this.items = new Object[capacity];
    // 初始化锁
    lock = new ReentrantLock(fair);
    // 初始化非空监控
    notEmpty = lock.newCondition();
    // 初始化非满监控
    notFull =  lock.newCondition();
}
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair, Collection<? extends E> c) {
    this(capacity, fair);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        int i = 0;
        try {
            for (E e : c) {
                checkNotNull(e);
                items[i++] = e;
            }
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException ex) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        count = i;
        putIndex = (i == capacity) ? 0 : i;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

ArrayBlockingQueue在构造时需要指定容量， 并可以选择是否需要公平性，如果公平参数被设置true，等待时间最长的线程会优先得到处理（其实就是通过将ReentrantLock设置为true来 达到这种公平性的：即等待时间最长的线程会先操作）。通常，公平性会使你在性能上付出代价，只有在的确非常需要的时候再使用它。它是基于数组的阻塞循环队 列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。

ArrayBlockingQueue 添加

public boolean add(E e) {
    // 这里调用AbstractQueue中的add方法
    // if (offer(e)) return true; else throw new IllegalStateException("Queue full");
    return super.add(e);
}

AbstractQueue 中实际调用offer(E e)

public boolean offer(E e) {
    // 检查不为空
    checkNotNull(e);
    // 获取锁，初始化没有传入使用默认锁，默认不公平
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 加锁
    lock.lock();
    try {
        // 判断长度是否存满
        if (count == items.length)
            return false;
        else {
            // 存入
            enqueue(e);
            return true;
        }
    } finally {
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
}

数组满了返回false，没满就去添加

public void put(E e) throws InterruptedException {
    // 检查不为空
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 获得支持响应中断的锁
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        // 使用while循环来判断队列是否已满，防止假唤醒
        while (count == items.length)
            // 如果队列满的话就阻塞等待，直到notFull的signal方法被调用，也就是队列里有空间了
            notFull.await();
        // 存入
        enqueue(e);
    } finally {
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
}

数组满了就等待

public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
    // 检查不为空
    checkNotNull(e);
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 获取可中断锁
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count == items.length) {
            // 如果等待时间过了队列还是满的话就直接返回false，添加元素失败
            if (nanos <= 0)
                return false;
            // 等待设置的时间
            nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
        }
        // 存入
        enqueue(e);
        return true;
    } finally {
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
}

在超时时间内，数组满了就等待，超过超时间数组还是满的，只能返回false

private void enqueue(E x) {
    final Object[] items = this.items;
    // 把当前元素插入到数组中去
    items[putIndex] = x;
    // 放入后存元素的索引等于数组长度（表示已满）
    if (++putIndex == items.length)
        // 重置存索引为0
        putIndex = 0;
    // 元素个数加1
    count++;
    // 唤醒在notEmpty条件上等待的线程
    notEmpty.signal();
}

添加成功putIndex加1，加到最大值又变为0

ArrayBlockingQueue 移除

public E poll() {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 获取锁
    lock.lock();
    try {
        // 元素个数不为0，则出队
        return (count == 0) ? null : dequeue();
    } finally {
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
}

元素为0时，返回null

public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        // 使用while循环来判断队列是否已空，防止假唤醒（存入成功notEmpty.signal()）
        while (count == 0)
            notEmpty.await();
        // 取值
        return dequeue();
    } finally {
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
}

元素为0时notEmpty.await()开始等待，不为空时开始出队

public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 获得可响应中断的锁
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count == 0) {
            // 如果等待时间过了队列还是满的话就直接返回false，添加元素失败
            if (nanos <= 0)
                return null;
            // 等待设置的时间
            nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
        }
        return dequeue();
    } finally {
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
}

元素个数为0且没有达到超时时间，继续等待，过了超时时间返回null

public boolean remove(Object o) {
    if (o == null) return false;
    final Object[] items = this.items;
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 获取锁
    lock.lock();
    try {
        if (count > 0) {
            final int putIndex = this.putIndex;
            int i = takeIndex;
            do {
                if (o.equals(items[i])) {
                    // 调用移除
                    removeAt(i);
                    return true;
                }
                if (++i == items.length)
                    i = 0;
            } while (i != putIndex);
        }
        return false;
    } finally {
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
}

循环遍历，比较两个元素是否一样，一样就删除。（只会删除第一个）

private E dequeue() {
    final Object[] items = this.items;
    E x = (E) items[takeIndex];
    // 将对应的数组下标位置设置为null释放资源
    items[takeIndex] = null;
    if (++takeIndex == items.length) takeIndex = 0;
    count--;
    if (itrs != null)
        itrs.elementDequeued();
    // 激活因为notFull条件而阻塞的线程，比如上面的调用put方法的线程
    notFull.signal();
    return x;
}

出队成功，清空元素（注意：takeIndex 指针）

void removeAt(final int removeIndex) {
    final Object[] items = this.items;
    if (removeIndex == takeIndex) {
        // 元素置空
        items[takeIndex] = null;
        if (++takeIndex == items.length)
            takeIndex = 0;
        count--;
        if (itrs != null)
            itrs.elementDequeued();
    } else {
        // 这一段很有意思，实际上就是补坑位
        final int putIndex = this.putIndex;
        for (int i = removeIndex;;) {
            int next = i + 1;
            // 环形到头从0再来
            if (next == items.length)
                next = 0;
            // 从零开始找putIndex，把后面的元素都向前移
            if (next != putIndex) {
                items[i] = items[next];
                i = next;
            } else {
                // 移到原putIndex位置时清空元素，putIndex减1
                items[i] = null;
                this.putIndex = i;
                break;
            }
        }
        count--;
        if (itrs != null)
            itrs.removedAt(removeIndex);
    }
    // 放开存入锁
    notFull.signal();
}

移除成功notFull.signal()，数组取为空时notEmpty.await()

通过源码可以看到，这里用到两个锁完成，notFull锁和notEmpty锁，存满时notFull.await()，存入成功时notEmpty.signal()，这里需要注意takeIndex、putIndex两个指针，非空非满判断都不用这两个指针，用的是元素个数，所有添加删除方法先判断为空为满，在做入队出队操作。既然能入队，并且putIndex为items.length-1说明前面一定有空值，如果是中间空位只能是remove(Object o)干的，但是remove(Object o)会自动整理空位，所以putIndex为items.length-1时可以放心大胆的把putindex置为0，这样就组成一个环形数组。