java高并发之ArrayBlockingQueue的那些事

注意：本文内容基于JDK11，不同版本会有差异

数据结构

queue本质上的数据结构还是一个数组。items就是queue中用来存放数据的数组。

源码解析

本文以put/add/offer三个加入元素的方法为入口，来解析ArrayBlockingQueue的底层逻辑。
代码中的enqueuq是元素的入列的具体实现。它本质上的逻辑就是往数组中添加元素

    /**
     * 在当前放置位置插入元素，前进和信号。仅在持有锁时调用。
     * @param e
     */
    private void enqueue(E e){
        final Object[] items = this.items;
        items[putIndex] = e;
        if(++putIndex == items.length){
            putIndex = 0;
        }
        count++;
        notEmpty.signal();
    }

put方法

put方法会在队列已满的情况下进入线程阻塞。它的高并发是通过可重入锁ReentrantLock来保证线程安全的。

    /**
     * put方法会被阻塞
     * @param e
     * @throws InterruptedException
     */
    public void put(E e) throws InterruptedException {
        //判断e是不是空，如果是则返回空指针异常
        Objects.requireNonNull(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            //如果队列已满，那么put方法进入阻塞
            while (count == items.length){
                notFull.await();
            }
            enqueue(e);
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

add方法

add方法通过调用父类的add方法。在父类中，add方法则是通过调用对应的offer方法来进行实现的。所以add的最终实现方法还是offer。add方法和offer方法的区别在于如果队列满了，add方法会抛出异常，而offer方法只返回true或者false。

    @Override
    public boolean add(E e) {
        return super.add(e);
    }

offer方法

    /**
     * @throws ClassCastException       if the class of the specified element
     *                                  prevents it from being added to this queue
     * @throws NullPointerException     if the specified element is null and
     *                                  this queue does not permit null elements
     * @throws IllegalArgumentException if some property of this element
     *                                  prevents it from being added to this queue
     */
    @Override
    public boolean offer(E e) {
        Objects.requireNonNull(e);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            if(count == items.length){
                return false;
            }else{
                enqueue(e);
                return true;
            }
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }