谈论ArrayBlockingQueue之前先说说初衷。之前在做私有容器云的持续交付时用到了Disruptor,这是一给进程内的高吞吐量低延迟的队列。

用它主要来做构建通知的接收,持续集成中可能有用户主动触发的构建,也有代码提交后触发的构建。系统对外提供的是RESTful接口来操作构建的触发,构建触发需要先保存触发的时间及其他记录,因此把这些通知放到队列中,接口接收到通知后立即返回,后台在接着来处理这些构建。

之所以没有考虑使用Java内置线程安全的队列,还是考虑到能找到一个低延迟高吞吐量的队列。内置的队列在平常的开发当中也足够使用,因此准备写一系列文章来研究Java的内置队列。

队列类型

先看ArrayBlockingQueue关系图,ArrayBlockingQueue直接继承一个BlockingQueueBlockingQueue则直接继承于Queue。它的另一个父接口是我们常用的集合的接口,这也就意味着它的实现也只集合常用的一些操作,包括迭代。

Queue则定义了队列的一些基本操作,这些操作都分别有两种形式。BlockingQueue则在这个基础之上定义一些额外的操作,这些操作会等待队列非空时获取元素,等待队列空间可见时存储一个元素,即会操作会在一个条件下阻塞。

ArrayBlockingQueue

BlockingQueue的其他几个常见实现包括LinkedBlockingQueueDelayQueuePriorityBlockingQueue,今天寸看的是ArrayBlockingQueue

实现

ArrayBlockingQueue是一个有界的阻塞队列,也就是说队列一旦创建它的size就是固定的。在接口BlockingQueue中定义它的实现是线程安全的,因此同样ArrayBlockingQueue是线程安全的。它底层通过一个数组是实现,并通过ReentrantLock来保证它的线程安全。

先来看看这个类其中的主要成员:

/** 这个就是实际存放数据的数组 */
final Object[] items;

/** 队列数据获取的下一个位置索引 */
int takeIndex;

/** 存放数据的的下一个索引 */
int putIndex;

/** 队列的的长度 */
int count;

/** 这个就是控制线程安全的锁 */
final ReentrantLock lock;

/** Condition for waiting takes */
private final Condition notEmpty;

/** Condition for waiting puts */
private final Condition notFull;

ArrayBlockingQueue提供了很多方法,队列最基本的出队入队的方法:

private void enqueue(E x) {
// assert lock.getHoldCount() == 1;
// assert items[putIndex] == null;
final Object[] items = this.items;
items[putIndex] = x;
if (++putIndex == items.length)
putIndex = 0;
count++;
notEmpty.signal();
}
private E dequeue() {
// assert lock.getHoldCount() == 1;
// assert items[takeIndex] != null;
final Object[] items = this.items;
@SuppressWarnings("unchecked")
E x = (E) items[takeIndex];
items[takeIndex] = null;
if (++takeIndex == items.length)
takeIndex = 0;
count--;
if (itrs != null)
itrs.elementDequeued();
notFull.signal();
return x;
}