Java-Sammlungsframework-Arrayblockingqueue-Anwendungsanalyse

Warteschlange
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1.ArrayDeque, (Array-Doppelendwarteschlange)
2.PriorityQueue, ( Prioritätswarteschlange)
3.ConcurrentLinkedQueue, (gleichzeitige Warteschlange basierend auf verknüpfter Liste)
4.DelayQueue, (verzögerte Blockierungswarteschlange) (Blockierungswarteschlange implementiert die BlockingQueue-Schnittstelle)
5.ArrayBlockingQueue, (gleichzeitige Blockierungswarteschlange basierend auf Array)
6.LinkedBlockingQueue, (FIFO-Blockierungswarteschlange basierend auf verknüpfter Liste)
7.LinkedBlockingDeque, (FIFO-Doppelend-Blockierungswarteschlange basierend auf verknüpfter Liste)
8.PriorityBlockingQueue, (unbegrenzte Blockierungswarteschlange mit Priorität)
9.SynchronousQueue (blockierende Warteschlange für gleichzeitige Synchronisierung)
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ArrayBlockingQueue
ist eine begrenzte Blockierungswarteschlange, die von einem Array unterstützt wird. Diese Warteschlange sortiert Elemente nach dem FIFO-Prinzip (First In, First Out). Der Kopf der Warteschlange ist das Element, das sich am längsten in der Warteschlange befindet. Das Ende der Warteschlange ist das Element, das sich am kürzesten in der Warteschlange befand. Neue Elemente werden am Ende der Warteschlange eingefügt und der Warteschlangenabrufvorgang beginnt am Kopf der Warteschlange.
Dies ist ein typischer „begrenzter Puffer“, ein Array fester Größe, das vom Produzenten eingefügte Elemente und vom Verbraucher extrahierte Elemente enthält. Sobald ein solcher Puffer erstellt wurde, kann seine Kapazität nicht mehr erhöht werden. Der Versuch, ein Element in eine volle Warteschlange zu stellen, führt zu einer Blockierung des Vorgangs; der Versuch, ein Element aus einer leeren Warteschlange zu extrahieren, führt zu einer ähnlichen Blockierung.
Diese Klasse unterstützt eine optionale Fairness-Strategie zum Ordnen wartender Produzenten- und Verbraucher-Threads. Standardmäßig ist diese Reihenfolge nicht garantiert. Warteschlangen, die durch die Einstellung von Fairness auf „true“ erstellt werden, ermöglichen jedoch den Zugriff auf Threads in der FIFO-Reihenfolge. Fairness verringert im Allgemeinen den Durchsatz, verringert aber auch die Variabilität und vermeidet „Ungleichgewichte“.

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(); 
} 
} 
…… 
}

Weitere Artikel zur Anwendungsanalyse des Java Collection Framework ArrayblockingQueue finden Sie auf der chinesischen PHP-Website!