java集合框架 arrayblockingqueue應用分析

Queue 
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1.ArrayDeque, （數組雙端隊列） 
2.PriorityQueue, （優先級隊列） 
3.ConcurrentLinkedQueue, （基於鍊錶的並發隊列） 
4 .DelayQueue,（延期阻塞隊列）（阻塞隊列實現了BlockingQueue介面） 
5.ArrayBlockingQueue, （基於數組的並發阻塞隊列） 
6.LinkedBlockingQueue, （基於鍊錶的FIFO 隊列） 
6.LinkedBlockingQueue, （基於鍊錶的FIFO 隊列） 
6.LinkedBlockingQueue, （基於鍊錶的FIFO 隊列）的FIFO雙端阻塞佇列） 
8.PriorityBlockingQueue,（附優先權的無界阻塞佇列） 
9.SynchronousQueue（並發同步阻塞佇列） 
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ArrayBlockingQueue 
是一個由陣列支援的有界阻塞佇列。此佇列依 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。隊列的頭部 是隊列中存在時間最長的元素。佇列的尾部 是佇列中存在時間最短的元素。新元素插入到佇列的尾部，佇列取得操作則是從佇列頭部開始取得元素。 
這是一個典型的“有界快取區”，固定大小的陣列在其中保持生產者插入的元素和使用者提取的元素。一旦創建了這樣的快取區，就不能再增加其容量。試圖向已滿隊列中放入元素會導致操作受阻塞；試圖從空隊列中提取元素將導致類似阻塞。 

此類支援對等待的生產者執行緒和消費者執行緒進行排序的可選公平策略。預設情況下，不保證是這種排序。然而，透過將公平性 (fairness) 設為 true 而建構的佇列允許按照 FIFO 順序存取執行緒。公平性通常會降低吞吐量，但也減少了可變性和避免了「不平衡」。 

public class ArrayBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable { 
/** 队列元素 数组 */ 
private final E[] items; 
/** 获取、删除元素时的索引（take, poll 或 remove操作） */ 
private int takeIndex; 
/** 添加元素时的索引（put, offer或 add操作） */ 
private int putIndex; 
/** 队列元素的数目*/ 
private int count; 
/** 锁 */ 
private final ReentrantLock lock; 
/** 获取操作时的条件 */ 
private final Condition notEmpty; 
/** 插入操作时的条件 */ 
private final Condition notFull; 
//超出数组长度时，重设为0 
final int inc(int i) { 
return (++i == items.length)? 0 : i; 
} 
/** 
* 插入元素（在获得锁的情况下才调用） 
*/ 
private void insert(E x) { 
items[putIndex] = x; 
putIndex = inc(putIndex); 
++count; 
notEmpty.signal(); 
} 
/** 
* 获取并移除元素（在获得锁的情况下才调用） 
*/ 
private E extract() { 
final E[] items = this.items; 
E x = items[takeIndex]; 
items[takeIndex] = null; 
takeIndex = inc(takeIndex);//移到下一个位置 
--count; 
notFull.signal(); 
return x; 
} 
/** 
* 删除i位置的元素 
*/ 
void removeAt(int i) { 
final E[] items = this.items; 
// if removing front item, just advance 
if (i == takeIndex) { 
items[takeIndex] = null; 
takeIndex = inc(takeIndex); 
} else { 
// 把i后面的直到putIndex的元素都向前移动一个位置 
for (;;) { 
int nexti = inc(i); 
if (nexti != putIndex) { 
items[i] = items[nexti]; 
i = nexti; 
} else { 
items[i] = null; 
putIndex = i; 
break; 
} 
} 
} 
--count; 
notFull.signal(); 
} 
/** 
*构造方法，指定容量，默认策略（不是按照FIFO的顺序访问） 
*/ 
public ArrayBlockingQueue(int capacity) { 
this(capacity, false); 
} 
/** 
*构造方法，指定容量及策略 
*/ 
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) { 
if (capacity <= 0) 
throw new IllegalArgumentException(); 
this.items = (E[]) new Object[capacity]; 
lock = new ReentrantLock(fair); 
notEmpty = lock.newCondition(); 
notFull = lock.newCondition(); 
} 
/** 
* 通过集合构造 
*/ 
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair, 
Collection<? extends E> c) { 
this(capacity, fair); 
if (capacity < c.size()) 
throw new IllegalArgumentException(); 
for (Iterator<? extends E> it = c.iterator(); it.hasNext();) 
add(it.next()); 
} 
/** 
* 插入元素到队尾（super调用offer方法） 
* public boolean add(E e) { 
* if (offer(e)) 
* return true; 
* else 
* throw new IllegalStateException("Queue full"); 
* } 
* 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。 
*/ 
public boolean add(E e) { 
return super.add(e); 
} 
/** 
* 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。 
*/ 
public boolean offer(E e) { 
if (e == null) throw new NullPointerException(); 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lock(); 
try { 
if (count == items.length) 
return false; 
else { 
insert(e); 
return true; 
} 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
/** 
* 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。 
*/ 
public void put(E e) throws InterruptedException { 
if (e == null) throw new NullPointerException(); 
final E[] items = this.items; 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lockInterruptibly(); 
try { 
try { 
while (count == items.length) 
notFull.await(); 
} catch (InterruptedException ie) { 
notFull.signal(); // propagate to non-interrupted thread 
throw ie; 
} 
insert(e); 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
/** 
* 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。 
*/ 
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) 
throws InterruptedException { 
if (e == null) throw new NullPointerException(); 
long nanos = unit.toNanos(timeout); 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lockInterruptibly(); 
try { 
for (;;) { 
if (count != items.length) { 
insert(e); 
return true; 
} 
if (nanos <= 0)//如果时间到了就返回 
return false; 
try { 
nanos = notFull.awaitNanos(nanos); 
} catch (InterruptedException ie) { 
notFull.signal(); // propagate to non-interrupted thread 
throw ie; 
} 
} 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
//获取并移除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null。 
public E poll() { 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lock(); 
try { 
if (count == 0) 
return null; 
E x = extract(); 
return x; 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
//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）。 
public E take() throws InterruptedException { 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lockInterruptibly(); 
try { 
try { 
while (count == 0) 
notEmpty.await(); 
} catch (InterruptedException ie) { 
notEmpty.signal(); // propagate to non-interrupted thread 
throw ie; 
} 
E x = extract(); 
return x; 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
//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）。 
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { 
long nanos = unit.toNanos(timeout); 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lockInterruptibly(); 
try { 
for (;;) { 
if (count != 0) { 
E x = extract(); 
return x; 
} 
if (nanos <= 0) 
return null; 
try { 
nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos); 
} catch (InterruptedException ie) { 
notEmpty.signal(); // propagate to non-interrupted thread 
throw ie; 
} 
} 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
//获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则返回 null。 
public E peek() { 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lock(); 
try { 
return (count == 0) ? null : items[takeIndex]; 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
/** 
* 返回此队列中元素的数量。 
*/ 
public int size() { 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lock(); 
try { 
return count; 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
/** 
*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。 
*/ 
public int remainingCapacity() { 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lock(); 
try { 
return items.length - count; 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
/** 
* 从此队列中移除指定元素的单个实例（如果存在）。 
*/ 
public boolean remove(Object o) { 
if (o == null) return false; 
final E[] items = this.items; 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lock(); 
try { 
int i = takeIndex; 
int k = 0; 
for (;;) { 
if (k++ >= count) 
return false; 
if (o.equals(items[i])) { 
removeAt(i); 
return true; 
} 
i = inc(i); 
} 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
/** 
* 如果此队列包含指定的元素，则返回 true。 
*/ 
public boolean contains(Object o) { 
if (o == null) return false; 
final E[] items = this.items; 
final ReentrantLock lock = this.lock; 
lock.lock(); 
try { 
int i = takeIndex; 
int k = 0; 
while (k++ < count) { 
if (o.equals(items[i])) 
return true; 
i = inc(i); 
} 
return false; 
} finally { 
lock.unlock(); 
} 
} 
…… 
}

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