ArrayBlockingQueue介绍
ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列。
线程安全是指,ArrayBlockingQueue内部通过“互斥锁”保护竞争资源,实现了多线程对竞争资源的互斥访问。而有界,则是指ArrayBlockingQueue对应的数组是有界限的。 阻塞队列,是指多线程访问竞争资源时,当竞争资源已被某线程获取时,其它要获取该资源的线程需要阻塞等待;而且,ArrayBlockingQueue是按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序,元素都是从尾部插入到队列,从头部开始返回。
注意:ArrayBlockingQueue不同于ConcurrentLinkedQueue,ArrayBlockingQueue是数组实现的,并且是有界限的;而ConcurrentLinkedQueue是链表实现的,是无界限的。
ArrayBlockingQueue原理和数据结构
ArrayBlockingQueue的数据结构,如下图所示:
说明:
1. ArrayBlockingQueue继承于AbstractQueue,并且它实现了BlockingQueue接口。
2. ArrayBlockingQueue内部是通过Object[]数组保存数据的,也就是说ArrayBlockingQueue本质上是通过数组实现的。ArrayBlockingQueue的大小,即数组的容量是创建ArrayBlockingQueue时指定的。
ArrayBlockingQueue与ReentrantLock是组合关系,ArrayBlockingQueue中包含一个ReentrantLock对象(lock)。
ReentrantLock是可重入的互斥锁,ArrayBlockingQueue就是根据该互斥锁实现“多线程对竞争资源的互斥访问”。而且,ReentrantLock分为公平锁和非公平锁,关于具体使用公平锁还是非公平锁,在创建ArrayBlockingQueue时可以指定;而且,ArrayBlockingQueue默认会使用非公平锁。
ArrayBlockingQueue与Condition是组合关系,ArrayBlockingQueue中包含两个Condition对象(notEmpty和notFull)。而且,Condition又依赖于ArrayBlockingQueue而存在,通过Condition可以实现对ArrayBlockingQueue的更精确的访问 -- (01)若某线程(线程A)要取数据时,数组正好为空,则该线程会执行notEmpty.await()进行等待;当其它某个线程(线程B)向数组中插入了数据之后,会调用notEmpty.signal()唤醒“notEmpty上的等待线程”。此时,线程A会被唤醒从而得以继续运行。(02)若某线程(线程H)要插入数据时,数组已满,则该线程会它执行notFull.await()进行等待;当其它某个线程(线程I)取出数据之后,会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。此时,线程H就会被唤醒从而得以继续运行。
ArrayBlockingQueue函数列表
// 创建一个带有给定的(固定)容量和默认访问策略的 ArrayBlockingQueue。ArrayBlockingQueue(int capacity)// 创建一个具有给定的(固定)容量和指定访问策略的 ArrayBlockingQueue。ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair)// 创建一个具有给定的(固定)容量和指定访问策略的 ArrayBlockingQueue,它最初包含给定 collection 的元素,并以 collection 迭代器的遍历顺序添加元素。ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair, Collection<? extends E> c)// 将指定的元素插入到此队列的尾部(如果立即可行且不会超过该队列的容量),在成功时返回 true,如果此队列已满,则抛出 IllegalStateException。boolean add(E e)// 自动移除此队列中的所有元素。void clear()// 如果此队列包含指定的元素,则返回 true。boolean contains(Object o)// 移除此队列中所有可用的元素,并将它们添加到给定 collection 中。int drainTo(Collection<? super E> c)// 最多从此队列中移除给定数量的可用元素,并将这些元素添加到给定 collection 中。int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements)// 返回在此队列中的元素上按适当顺序进行迭代的迭代器。Iterator<E> iterator()// 将指定的元素插入到此队列的尾部(如果立即可行且不会超过该队列的容量),在成功时返回 true,如果此队列已满,则返回 false。boolean offer(E e)// 将指定的元素插入此队列的尾部,如果该队列已满,则在到达指定的等待时间之前等待可用的空间。boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)// 获取但不移除此队列的头;如果此队列为空,则返回 null。E peek()// 获取并移除此队列的头,如果此队列为空,则返回 null。E poll()// 获取并移除此队列的头部,在指定的等待时间前等待可用的元素(如果有必要)。E poll(long timeout, TimeUnit unit)// 将指定的元素插入此队列的尾部,如果该队列已满,则等待可用的空间。void put(E e)// 返回在无阻塞的理想情况下(不存在内存或资源约束)此队列能接受的其他元素数量。int remainingCapacity()// 从此队列中移除指定元素的单个实例(如果存在)。boolean remove(Object o)// 返回此队列中元素的数量。int size()// 获取并移除此队列的头部,在元素变得可用之前一直等待(如果有必要)。E take()// 返回一个按适当顺序包含此队列中所有元素的数组。Object[] toArray()// 返回一个按适当顺序包含此队列中所有元素的数组;返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。<T> T[] toArray(T[] a)// 返回此 collection 的字符串表示形式。String toString()
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