ArrayBlockingQueue

最近得闲，看了一下阻塞队列的相关实现。在此分享一下我的一些体会。

BlockingQueue

ArrayBlockingQueue实现了接口BlockingQueue。顾名思义，BlockingQueue就是阻塞队列的意思。这包含两层意思：一、队列为空，可以 阻塞读请求直到队列中有元素再返回。二、队列为满，可以 阻塞写请求直到队列中有空位可以存放元素。请注意，这里只是可以，而不是一定。

BlockingQueue对读取、插入、删除提供了四种不同的方法：1、抛出异常；2、返回特殊值；3、阻塞直到操作成功；4、阻塞直到成功或者超时。参见下图：

方法

其中Special value（特殊值）是指null或者true/false。注意，阻塞队列是不允许存入null的，因为null已经在设计时被定为返回的特殊值。

BlockingQueue的实现是线程安全的，但是并不代表它所有的方法（包括继承的方法）都是线程安全的，比如addAll、containsAll、removeAll等方法。这些方法并一定不是原子操作（参见AbstractQueue）。

说了这么多，BlockingQueue最适用的场景是什么呢？生产者消费者模型。

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是BlockingQueue的实现之一，底层采用数组来实现。

从下面的代码中，我们可以看到有一个ReentrantLock，两个Condition。一个notFull的Condition，一个notEmpty的Condition，分别表示队列存在空位的情况（可写）和非空的情况（可读）。

/** The queued items */

final Object[] items;

/** items index for next take, poll, peek or remove */

int takeIndex;

/** items index for next put, offer, or add */

int putIndex;

/** Number of elements in the queue */

int count;

/*

* Concurrency control uses the classic two-condition algorithm

* found in any textbook.

*/

/** Main lock guarding all access */

final ReentrantLock lock;

/** Condition for waiting takes */

private final Condition notEmpty;

/** Condition for waiting puts */

private final Condition notFull;

如果你对AQS的细节了解的话，这里的代码也就好解释了。有一个读线程队列，有一个写线程队列，还有一个获取独占锁的阻塞队列。当线程读取到队列中没有元素时，会进入读线程队列；当线程写入满队列时，会进入写线程队列。只有等到各自的Condition发出signal时，才会转移到阻塞队列，抢夺独占锁。

ArrayBlockingQueue有三个构造函数：

1. 指定队列容量，限制队列的最大长度。

2. 指定独占锁是公平锁还是非公平锁。

3. 使用集合来初始化队列。

第三个构造函数有一个特别的地方：

构造函数

在lock.lock()处加了一处注释。只是为了可见性加锁，而不是为了互斥加锁。这里的可见性是指初始化数组用的集合参数的可见性。需要把整个集合添加到数组之后才能释放锁。

我们在看ArrayBlockingQueue的成员变量时发现有putIndex和takeIndex。这两个标志位分别表示插入元素时存放的位置和取出元素时的位置。ArrayBlockingQueue采用了数组循环存储的方式来存储数据。数组的最后一个位置被占据之后，会回到起点（index=0）存放新的数据。这里的putIndex就负责指向下一个存放的位置。

暂时写到这里，等后续有时间了再补上。