LinkedBlockingQueue 学习
LinkedBlockingQueue 链表队列,其元素构成为:
static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node(E x) { item = x; }
}
该队列有两种锁及判断队列不为空和队列未满的条件对象
/** 用于消费队列的锁,如操作:take,poll 等等 */
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock(); /** 用于消费时判断不为空的条件对象 */
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition(); /** 添加元素的锁,如操作:put,offer等等 */
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock(); /** 用于添加元素时判断队列未满的条件对象 */
private final Condition notFull = putLock.newCondition();
队列操作
添加元素
有三种方式:
1.offer
当队列已满时,添加失败,返回false,源码如下:
public boolean offer(E e) {
if (e == null) throw new NullPointerException();
final AtomicInteger count = this.count;
//判断队列是否已满,若队列已满,则返回false
if (count.get() == capacity)
return false;
int c = -1;
Node<E> node = new Node<E>(e);
//获取放入元素的锁
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
putLock.lock();
try {
//队列未满,这里是double检查,是获取锁后又检查了一次队列是否已满
if (count.get() < capacity) {
//添加元素到队尾
enqueue(node);
//获取添加元素前的队列大小,并将队列大小+1
c = count.getAndIncrement();
//判断队列未满
if (c + 1 < capacity)
//则通知下一个线程继续添加元素
notFull.signal();
}
} finally {
putLock.unlock();
}
//队列中有元素,则通知消费线程可以消费
if (c == 0)
signalNotEmpty();
return c >= 0;
}
2.put
添加元素到队尾,若队列已满,则添加操作进入到阻塞状态,直到队列中有元素有出队。
public void put(E e) throws InterruptedException {
if (e == null) throw new NullPointerException();
int c = -1;
Node<E> node = new Node<E>(e);
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
final AtomicInteger count = this.count;
putLock.lockInterruptibly();
try {
//这里是double检查,是获取锁后又检查了一次队列是否已满,如果队列已满,则线程进入阻塞,直到队列中有元素出队
while (count.get() == capacity) {
notFull.await();
}
//添加元素到队尾
enqueue(node);
c = count.getAndIncrement();
//判断队列未满
if (c + 1 < capacity)
//通知其它线程添加元素
notFull.signal();
} finally {
putLock.unlock();
}
//判断队列已有元素,则通知阻塞的消费线程进行消费
if (c == 0)
signalNotEmpty();
}
put指定超时的操作
指定put的等待超时时间,等待超时后,则返回操作false
//指定超时时间
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException { if (e == null) throw new NullPointerException();
long nanos = unit.toNanos(timeout);
int c = -1;
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
final AtomicInteger count = this.count;
putLock.lockInterruptibly();
try {
while (count.get() == capacity) {
//当超时时间过了后,则不再继续待,返回操作false
if (nanos <= 0)
return false;
//自旋锁,计算超时时间
nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
}
enqueue(new Node<E>(e));
c = count.getAndIncrement();
if (c + 1 < capacity)
notFull.signal();
} finally {
putLock.unlock();
}
if (c == 0)
signalNotEmpty();
return true;
}
3.add
实际上执行的是offer操作,判断offer操作是否成功,若失败,则抛出队列已满的异常信息,其实现在父类AbstractQueue中
public boolean add(E e) {
if (offer(e))
return true;
else
throw new IllegalStateException("Queue full");
}
出队操作
1.take
与put相反,若队列为空,则阻塞等待,直到队列有元素入队
public E take() throws InterruptedException {
E x;
int c = -1;
final AtomicInteger count = this.count;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lockInterruptibly();
try {
//判断队列为空,则进入阻塞
while (count.get() == 0) {
notEmpty.await();
}
//直到队列有元素,返回队头元素,下一个元素设置为队头。
x = dequeue();
c = count.getAndDecrement();
//判断队列中有元素,通知下一个线程进行消费
if (c > 1)
notEmpty.signal();
} finally {
takeLock.unlock();
}
//判断队列未满,通知入队的线程进行入队操作
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}
take指定超时时间
当指定了take操作的超时时间后,take等待超时时,若队列还未有元素,则返回null
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
E x = null;
int c = -1;
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final AtomicInteger count = this.count;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lockInterruptibly();
try {
//当队列为空时,进入到阻塞
while (count.get() == 0) {
//超时时间已过,则返回null,不再阻塞等待
if (nanos <= 0)
return null;
nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
}
x = dequeue();
c = count.getAndDecrement();
if (c > 1)
notEmpty.signal();
} finally {
takeLock.unlock();
}
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}
2.poll
若队列为空,则直接返回null,否则返回队头元素
public E poll() {
final AtomicInteger count = this.count;
//队列为空,则返回null
if (count.get() == 0)
return null;
E x = null;
int c = -1;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
//获取消费锁
takeLock.lock();
try {
//double检查,再次判断队列不为空,则返回队头元素
if (count.get() > 0) {
x = dequeue();
c = count.getAndDecrement();
//队列还有元素,则通知其它消费线程进行消费操作
if (c > 1)
notEmpty.signal();
}
} finally {
takeLock.unlock();
}
//判断出队后,队列未满,则通知入队线程进行入队操作
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}
3.remove
poll操作,若返回null,则返回空队列异常,其操作在父类AbstractQueue中
public E remove() {
E x = poll();
if (x != null)
return x;
else
throw new NoSuchElementException();
}
4.peek
返回队列第一个元素,元素并不出队。
public E peek() {
//队列为空,则返回null
if (count.get() == 0)
return null;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lock();
try {
//只是返回队头元素的引用,元素不出队
Node<E> first = head.next;
if (first == null)
return null;
else
return first.item;
} finally {
takeLock.unlock();
}
}
其它操作
1.remove(object)
移除指定元素
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) return false;
//入队锁和消费锁,均上锁
fullyLock();
try {
//从队头开始,遍历队列
for (Node<E> trail = head, p = trail.next;
p != null;
trail = p, p = p.next) {
//找到指定的元素
if (o.equals(p.item)) {
//移除该元素,将该元素的前一个和后一个关连起来
unlink(p, trail);
//若队列中有指定元素,返回true
return true;
}
}
//未找到指定元素,返回false
return false;
} finally {
fullyUnlock();
}
}
2.contains(object)
判断队列是否存在指定元素
public boolean contains(Object o) {
if (o == null) return false;
fullyLock();
try {
for (Node<E> p = head.next; p != null; p = p.next)
if (o.equals(p.item))
return true;
return false;
} finally {
fullyUnlock();
}
}
3.toArray() ,toArray(T[] a)
将队列转换成数组
public Object[] toArray() {
fullyLock();
try {
int size = count.get();
Object[] a = new Object[size];
int k = 0;
for (Node<E> p = head.next; p != null; p = p.next)
a[k++] = p.item;
return a;
} finally {
fullyUnlock();
}
}
public <T> T[] toArray(T[] a) {
fullyLock();
try {
int size = count.get();
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance
(a.getClass().getComponentType(), size);
int k = 0;
for (Node<E> p = head.next; p != null; p = p.next)
a[k++] = (T)p.item;
if (a.length > k)
a[k] = null;
return a;
} finally {
fullyUnlock();
}
}
4.clear()
清空队列
public void clear() {
fullyLock();
try {
for (Node<E> p, h = head; (p = h.next) != null; h = p) {
h.next = h;
p.item = null;
}
head = last;
// assert head.item == null && head.next == null;
if (count.getAndSet(0) == capacity)
notFull.signal();
} finally {
fullyUnlock();
}
}
入队实现
private void enqueue(Node<E> node) {
//将原队尾元素指向新元素node,新元素的node的next为null
last = last.next = node;
}
出队实现
private E dequeue() {
//取队头元素
Node<E> h = head;
//取出队头元素的下一个元素
Node<E> first = h.next;
//将原队头元素的下一个元素设置指向为原队头,即本身node,即该node只有自已引用自己
h.next = h; // help GC
//设置新队头元素
head = first;
//取出节点数据
E x = first.item;
//将节点的数据设置为null,则该node除了自己引用自己外,无其它引用,可以被垃圾回收
first.item = null;
return x;
}
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