ArrayBlockingQueue是java并发包下一个以数组实现的阻塞队列，它是线程安全的。
/ 使用数组存储元素
final Object[] items;
// 取元素的指针
int takeIndex;
// 放元素的指针
int putIndex;
// 元素数量
int count;
// 保证并发访问的锁
final ReentrantLock lock;
// 非空条件
private final Condition notEmpty;
// 非满条件
private final Condition notFull;
1）利用数组存储元素；
（2）通过放指针和取指针来标记下一次操作的位置；
（3）利用重入锁来保证并发安全；
主要构造方法
public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
this(capacity, false);
}
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
if (capacity <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
// 初始化数组
this.items = new Object[capacity];
// 创建重入锁及两个条件
lock = new ReentrantLock(fair);
notEmpty = lock.newCondition();
notFull = lock.newCondition();
}
（1）ArrayBlockingQueue初始化时必须传入容量，也就是数组的大小；
（2）可以通过构造方法控制重入锁的类型是公平锁还是非公平锁；
入队
入队有四个方法，它们分别是add(E e)、offer(E e)、put(E e)、offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)，它们有什么区别呢？
public boolean add(E e) {
// 调用父类的add(e)方法
return super.add(e);
}
// super.add(e)
public boolean add(E e) {
// 调用offer(e)如果成功返回true，如果失败抛出异常
if (offer(e))
return true;
else
throw new IllegalStateException("Queue full");
}
public boolean offer(E e) {
// 元素不可为空
checkNotNull(e);
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
if (count == items.length)
// 如果数组满了就返回false
return false;
else {
// 如果数组没满就调用入队方法并返回true
enqueue(e);
return true;
}
} finally {
// 解锁
lock.unlock();
}
}
public void put(E e) throws InterruptedException {
checkNotNull(e);
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁，如果线程中断了抛出异常
lock.lockInterruptibly();
try {
// 如果数组满了，使用notFull等待
// notFull等待的意思是说现在队列满了
// 只有取走一个元素后，队列才不满
// 然后唤醒notFull，然后继续现在的逻辑
// 这里之所以使用while而不是if
// 是因为有可能多个线程阻塞在lock上
// 即使唤醒了可能其它线程先一步修改了队列又变成满的了
// 这时候需要再次等待
while (count == items.length)
notFull.await();
// 入队
enqueue(e);
} finally {
// 解锁
lock.unlock();
}
}
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
checkNotNull(e);
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lockInterruptibly();
try {
// 如果数组满了，就阻塞nanos纳秒
// 如果唤醒这个线程时依然没有空间且时间到了就返回false
while (count == items.length) {
if (nanos <= 0)
return false;
nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
}
// 入队
enqueue(e);
return true;
} finally {
// 解锁
lock.unlock();
}
}
private void enqueue(E x) {
final Object[] items = this.items;
// 把元素直接放在放指针的位置上
items[putIndex] = x;
// 如果放指针到数组尽头了，就返回头部
if (++putIndex == items.length)
putIndex = 0;
// 数量加1
count++;
// 唤醒notEmpty，因为入队了一个元素，所以肯定不为空了
notEmpty.signal();
}
出队
出队有四个方法，它们分别是remove()、poll()、take()、poll(long timeout, TimeUnit unit)，它们有什么区别呢？
public E remove() {
// 调用poll()方法出队
E x = poll();
if (x != null)
// 如果有元素出队就返回这个元素
return x;
else
// 如果没有元素出队就抛出异常
throw new NoSuchElementException();
}
public E poll() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 如果队列没有元素则返回null，否则出队
return (count == 0) ? null : dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lockInterruptibly();
try {
// 如果队列无元素，则阻塞等待在条件notEmpty上
while (count == 0)
notEmpty.await();
// 有元素了再出队
return dequeue();
} finally {
// 解锁
lock.unlock();
}
}
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lockInterruptibly();
try {
// 如果队列无元素，则阻塞等待nanos纳秒
// 如果下一次这个线程获得了锁但队列依然无元素且已超时就返回null
while (count == 0) {
if (nanos <= 0)
return null;
nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
}
return dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}
private E dequeue() {
final Object[] items = this.items;
@SuppressWarnings("unchecked")
// 取取指针位置的元素
E x = (E) items[takeIndex];
// 把取指针位置设为null
items[takeIndex] = null;
// 取指针前移，如果数组到头了就返回数组前端循环利用
if (++takeIndex == items.length)
takeIndex = 0;
// 元素数量减1
count--;
if (itrs != null)
itrs.elementDequeued();
// 唤醒notFull条件
notFull.signal();
return x;
}
（1）remove()时如果队列为空则抛出异常；
（2）poll()时如果队列为空则返回null；
（3）take()时如果队列为空则阻塞等待在条件notEmpty上；
（4）poll(timeout, unit)时如果队列为空则阻塞等待一段时间后如果还为空就返回null；
（5）利用取指针循环从数组中取元素；
小结
1）ArrayBlockingQueue不需要扩容，因为是初始化时指定容量，并循环利用数组；
（2）ArrayBlockingQueue利用takeIndex和putIndex循环利用数组；
（3）入队和出队各定义了四组方法为满足不同的用途；
（4）利用重入锁和两个条件保证并发安全；
实例和使用场景
下面先使用Object.wait()和Object.notify()、非阻塞队列实现生产者-消费者模式：
public class Test {
private int queueSize = 10;
private PriorityQueue queue = new PriorityQueue(queueSize);
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
Producer producer = test.new Producer();
Consumer consumer = test.new Consumer();
producer.start();
consumer.start();
}
class Consumer extends Thread{
@Override
public void run() {
consume();
}
private void consume() {
while(true){
synchronized (queue) {
while(queue.size() == 0){
try {
System.out.println("队列空，等待数据");
queue.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
queue.notify();
}
}
queue.poll(); //每次移走队首元素
queue.notify();
System.out.println("从队列取走一个元素，队列剩余"+queue.size()+"个元素");
}
}
}
}
class Producer extends Thread{
@Override
public void run() {
produce();
}
private void produce() {
while(true){
synchronized (queue) {
while(queue.size() == queueSize){
try {
System.out.println("队列满，等待有空余空间");
queue.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
queue.notify();
}
}
queue.offer(1); //每次插入一个元素
queue.notify();
System.out.println("向队列取中插入一个元素，队列剩余空间："+(queueSize-queue.size()));
}
}
}
}
}
这个是经典的生产者-消费者模式，通过阻塞队列和Object.wait()和Object.notify()实现，wait()和notify()主要用来实现线程间通信。
下面是使用阻塞队列实现的生产者-消费者模式：
public class Test {
private int queueSize = 10;
private ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(queueSize);
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
Producer producer = test.new Producer();
Consumer consumer = test.new Consumer();
producer.start();
consumer.start();
}
class Consumer extends Thread{
@Override
public void run() {
consume();
}
private void consume() {
while(true){
try {
queue.take();
System.out.println("从队列取走一个元素，队列剩余"+queue.size()+"个元素");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Producer extends Thread{
@Override
public void run() {
produce();
}
private void produce() {
while(true){
try {
queue.put(1);
System.out.println("向队列取中插入一个元素，队列剩余空间："+(queueSize-queue.size()));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
使用阻塞队列代码要简单得多，不需要再单独考虑同步和线程间通信的问题。