Java中的LinkedBlockingQueue源碼解析
基本認(rèn)識
LinkedBlockingQueue可以指定容量,內(nèi)部維持一個隊列,所以有一個頭節(jié)點(diǎn)head和一個尾節(jié)點(diǎn)last,內(nèi)部維持兩把鎖,一個用于入隊,一個用于出隊,還有鎖關(guān)聯(lián)的Condition對象。主要對象的定義如下:
//容量,如果沒有指定,該值為Integer.MAX_VALUE;
private final int capacity;
//當(dāng)前隊列中的元素
private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();
//隊列頭節(jié)點(diǎn),始終滿足head.item==null
transient Node<E> head;
//隊列的尾節(jié)點(diǎn),始終滿足last.next==null
private transient Node<E> last;
//用于出隊的鎖
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
//當(dāng)隊列為空時,保存執(zhí)行出隊的線程
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();
//用于入隊的鎖
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
//當(dāng)隊列滿時,保存執(zhí)行入隊的線程
private final Condition notFull = putLock.newCondition();構(gòu)造方法
LinkedBlockingQueue的構(gòu)造方法有三個,分別如下:
從構(gòu)造方法中可以得出3點(diǎn)結(jié)論:
1. 當(dāng)調(diào)用無參的構(gòu)造方法時,容量是int的最大值
2. 隊列中至少包含一個節(jié)點(diǎn),哪怕隊列對外表現(xiàn)為空
3. LinkedBlockingQueue不支持null元素
public LinkedBlockingQueue() {
this(Integer.MAX_VALUE);
}
public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
this.capacity = capacity;
last = head = new Node<E>(null);//last和head在隊列為空時都存在,所以隊列中至少有一個節(jié)點(diǎn)
}
public LinkedBlockingQueue(Collection<? extends E> c) {
this(Integer.MAX_VALUE);
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
putLock.lock(); // Never contended, but necessary for visibility
try {
int n = 0;
for (E e : c) {
if (e == null)
throw new NullPointerException();
if (n == capacity)
throw new IllegalStateException("Queue full");
enqueue(new Node<E>(e));
++n;
}
count.set(n);
} finally {
putLock.unlock();
}
}put(E e)方法
首先獲得入隊的鎖putLock,判斷隊列是否已滿:count == capacity
- 未滿:將節(jié)點(diǎn)鏈入尾部,元素數(shù)量+1,此時如果發(fā)現(xiàn)隊列還沒滿還可以生產(chǎn),就喚醒其他生產(chǎn)線程notFull.signal也進(jìn)行生產(chǎn),生產(chǎn)一個后,如果此時隊列是有空變?yōu)榉强盏模ㄗC明此時所有的消費(fèi)者都在阻塞notEmpty.await(),此時必須由生產(chǎn)者進(jìn)行喚醒,不然無法向下進(jìn)行,也就是從空到非空這個時候必須由生產(chǎn)者喚醒消費(fèi)者,之后的就是消費(fèi)者喚醒自己的兄弟姐妹們),就喚醒消費(fèi)者隊列notEmpty的頭結(jié)點(diǎn)notEmpty.signal,通知消費(fèi)這消費(fèi)這個消費(fèi)者消費(fèi)后發(fā)現(xiàn)還有可以消費(fèi)的元素,就通知notEmpty隊列里的頭結(jié)點(diǎn),就這樣notEmpty隊列一次被喚醒了,notEmpty只在第一次是被生產(chǎn)者喚醒的。
- 已滿:就調(diào)用notFull.await阻塞,釋放鎖,從AQS隊列移除,將生產(chǎn)者加入到notFull條件隊列尾部,等待著被喚醒后繼續(xù)生產(chǎn)
public void put(E e) throws InterruptedException {
//不允許元素為null
if (e == null) throw new NullPointerException();
int c = -1;
//以當(dāng)前元素新建一個節(jié)點(diǎn)
Node<E> node = new Node<E>(e);
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
final AtomicInteger count = this.count;
//獲得入隊的鎖
putLock.lockInterruptibly();
try {
//如果隊列已滿,那么將該線程加入到Condition的等待隊列中
while (count.get() == capacity) {
notFull.await();
}
//將節(jié)點(diǎn)入隊
enqueue(node);
//得到插入之前隊列的元素個數(shù)
c = count.getAndIncrement();
//如果還可以插入元素,那么釋放等待的入隊線程
if (c + 1 < capacity)
notFull.signal();
} finally {
//解鎖
putLock.unlock();
}
//通知出隊線程隊列非空
if (c == 0)
signalNotEmpty();
} private void signalNotEmpty() {
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
//獲取takeLock
takeLock.lock();
try {
//釋放notEmpty條件隊列中的第一個等待線程
notEmpty.signal();
} finally {
takeLock.unlock();
}
}E take()方法
首先獲取takeLodck,判斷隊列是否可以消費(fèi):count.get() == 0
- 可以消費(fèi):返回頭節(jié)點(diǎn)的下一個節(jié)點(diǎn)(頭結(jié)點(diǎn)不存數(shù)據(jù),是永遠(yuǎn)存在的一個節(jié)點(diǎn)),并移除此節(jié)點(diǎn),元素數(shù)量-1,如果此時發(fā)現(xiàn)隊列中還有元素可以消費(fèi),就喚醒其他消費(fèi)者notEmpty.signal,進(jìn)行消費(fèi)。如果此時隊列是從滿變?yōu)槲礉M的(證明此時所有的生產(chǎn)者都在阻塞,此時必須有消費(fèi)者喚醒生產(chǎn)者的第一個節(jié)點(diǎn),之后就是生產(chǎn)者喚醒自己的兄弟姐妹了),
- 不可以消費(fèi):調(diào)用notEmpty.awati進(jìn)行阻塞,釋放鎖,從AQS隊列移除,進(jìn)入NotEmpty隊列尾部,等待被喚醒
public E take() throws InterruptedException {
E x;
int c = -1;
final AtomicInteger count = this.count;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
//獲取takeLock鎖
takeLock.lockInterruptibly();
try {
//如果隊列為空,那么加入到notEmpty條件的等待隊列中
while (count.get() == 0) {
notEmpty.await();
}
//得到隊頭元素
x = dequeue();
//得到取走一個元素之前隊列的元素個數(shù)
c = count.getAndDecrement();
//如果隊列中還有數(shù)據(jù)可取,釋放notEmpty條件等待隊列中的第一個線程
if (c > 1)
notEmpty.signal();
} finally {
takeLock.unlock();
}
//如果隊列中的元素從滿到非滿,通知put線程
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}private E dequeue() {
// assert takeLock.isHeldByCurrentThread();
// assert head.item == null;
Node<E> h = head;
Node<E> first = h.next;
h.next = h; // help GC
head = first;
E x = first.item;
first.item = null;
return x;
}remove()方法
remove(Object)操作會從隊列的頭遍歷到尾,用到了隊列的兩端,所以需要對兩端加鎖,而對兩端加鎖就需要獲取兩把鎖;
remove()是從頭結(jié)點(diǎn)刪除,所以這個方法只需要獲取take鎖。
public boolean remove(Object o) {
//因為隊列不包含null元素,返回false
if (o == null) return false;
//獲取兩把鎖
fullyLock();
try {
//從頭的下一個節(jié)點(diǎn)開始遍歷
for (Node<E> trail = head, p = trail.next;
p != null;
trail = p, p = p.next) {
//如果匹配,那么將節(jié)點(diǎn)從隊列中移除,trail表示前驅(qū)節(jié)點(diǎn)
if (o.equals(p.item)) {
unlink(p, trail);
return true;
}
}
return false;
} finally {
//釋放兩把鎖
fullyUnlock();
}
}size()方法
由于count是一個AtomicInteger的變量,所以該方法是一個原子性的操作,是線程安全的。
public int size() {
return count.get();
}LinkedBlockingDeque
從上面的字段,可以得到LinkedBlockingDeque內(nèi)部只有一把鎖以及該鎖上關(guān)聯(lián)的兩個條件,同一時刻只有一個線程可以在隊頭或者隊尾執(zhí)行入隊或出隊操作??梢园l(fā)現(xiàn)這點(diǎn)和LinkedBlockingQueue不同,LinkedBlockingQueue可以同時有兩個線程在兩端執(zhí)行操作。
LinkedBlockingQueue實現(xiàn)總結(jié)
LinkedBlockingQueue底層是一個鏈表(可以指定容量,默認(rèn)是Integer.MAX_VALUE),維持了兩把鎖,一把鎖用于入隊,一把鎖用于出隊,并且使用一個AtomicInterger類型的變量保證線程安全,AtomicInterger:表示當(dāng)前隊列中含有的元素個數(shù):
- 生產(chǎn)者不斷進(jìn)行生產(chǎn)會向鏈表尾部不斷鏈入元素,直到達(dá)到容量后,此時所有生產(chǎn)者依次進(jìn)入notFull條件隊列進(jìn)行阻塞,此時如果任意一個消費(fèi)者消費(fèi)了一個元素,就會通知notFull隊列第一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行生產(chǎn),notFull第一個節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)完畢后發(fā)現(xiàn)還有位置可以生產(chǎn)就會喚醒notFull的第二個節(jié)點(diǎn),notFull第二個節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)還有位置則喚醒notFull第三個節(jié)點(diǎn),就這樣就可以喚醒notFull里的所有生產(chǎn)者
- 消費(fèi)從鏈表頭部開始向后消費(fèi),只要還有元素就可以不斷消費(fèi),消費(fèi)完所有的元素后,此時所有消費(fèi)者依次進(jìn)入notEmpty條件隊列進(jìn)行阻塞, 這個時候一旦生產(chǎn)者生產(chǎn)了一個元素,就會喚醒notEmpty的第一個節(jié)點(diǎn),而這個節(jié)點(diǎn)消費(fèi)完后如果發(fā)現(xiàn)還有元素可以消費(fèi),就會喚醒自己的兄弟姐妹(notEmpty的第二個節(jié)點(diǎn)),notEmpty的第二個節(jié)點(diǎn)消費(fèi)完后如果發(fā)現(xiàn)還有元素可以消費(fèi)就會再喚醒notEmpty的第三個節(jié)點(diǎn),就這樣就喚醒了notEmpty里的所有的消費(fèi)者
- 消費(fèi)者一直在砍頭,生產(chǎn)者一直在添尾
到此這篇關(guān)于Java中的LinkedBlockingQueue源碼解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)LinkedBlockingQueue源碼解析內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
相關(guān)文章
springboot項目中idea的pom.xml文件的引用標(biāo)簽全部爆紅問題解決
這篇文章主要介紹了springboot項目中idea的pom.xml文件的引用標(biāo)簽全部爆紅問題解決,本文通過圖文并茂的形式給大家介紹的非常詳細(xì),需要的朋友參考下吧2023-12-12
Spring Boot中使用jdbctemplate 操作MYSQL數(shù)據(jù)庫實例
本篇文章主要介紹了Spring Boot中使用jdbctemplate 操作MYSQL數(shù)據(jù)庫實例,具有一定的參考價值,有興趣的可以了解一下。2017-04-04
詳解mybatis-plus使用@EnumValue注解的方式對枚舉類型的處理
這篇文章主要介紹了詳解mybatis-plus使用@EnumValue注解的方式對枚舉類型的處理,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2020-12-12
Java縮略圖生成庫之Thumbnailator應(yīng)用說明
Thumbnailator是一個為Java界面更流暢的縮略圖生成庫,從API提供現(xiàn)有的圖像文件和圖像對象的縮略圖中簡化了縮略過程,兩三行代碼就能夠從現(xiàn)有圖片生成縮略圖,使用起來非常方便,需要的朋友可以了解下2012-12-12
使用jd-gui反編譯修改jar包里的.class并重新生成新jar問題
這篇文章主要介紹了使用jd-gui反編譯修改jar包里的.class并重新生成新jar問題,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2024-05-05
使用Java實現(xiàn)將多聲道音頻轉(zhuǎn)換為單聲道文件的轉(zhuǎn)換方案
在音頻處理領(lǐng)域,開發(fā)者經(jīng)常需要對錄音文件進(jìn)行聲道數(shù)調(diào)整,例如從雙聲道轉(zhuǎn)換為單聲道,以便減小文件體積、適配語音識別模型或統(tǒng)一音頻輸入格式,許多項目會直接依賴FFmpeg,但這會引入外部依賴、部署復(fù)雜性和跨平臺兼容問題,本文將介紹一種 純Java實現(xiàn)的音頻聲道轉(zhuǎn)換方案2025-11-11
如何使用lamda表達(dá)式對list進(jìn)行求和
這篇文章主要介紹了如何使用lamda表達(dá)式對list進(jìn)行求和問題,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2023-06-06
Spring Data Jpa實現(xiàn)分頁和排序代碼實例
本篇文章主要介紹了Spring Data Jpa實現(xiàn)分頁和排序代碼實例,具有一定的參考價值,有興趣的可以了解一下。2017-03-03
IntelliJ IDEA 詳細(xì)圖解最常用的配置(適合剛剛用的新人)
這篇文章主要介紹了IntelliJ IDEA 詳細(xì)圖解最常用的配置,本篇教程非常適合剛剛用的新人,本文圖文并茂給大家介紹的非常詳細(xì),對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下2020-08-08

