ArrayBlockingQueue 源码

核心变量

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public class ArrayBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E>
        implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable {

    // 底层存储：定长数组，一旦初始化容量不可扩容
    final Object[] items;

    // 出队索引：take/poll 取元素位置
    int takeIndex;

    // 入队索引：put/offer 添加元素位置
    int putIndex;

    // 当前队列元素总数
    int count;

    // 全局独占锁：所有入队、出队操作共用一把锁（核心特性！单锁）
    final ReentrantLock lock;

    // 非空条件：队列有元素时唤醒消费者
    private final Condition notEmpty;

    // 非满条件：队列有空位时唤醒生产者
    private final Condition notFull;
}

构造方法

数组固定容量，无扩容机制，满了就阻塞 / 抛异常
入队、出队、查询全部竞争同一把 ReentrantLock

java 复制代码

// 1. 基础构造：指定容量，默认非公平锁
public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
    this(capacity, false);
}

// 2. 完整构造：容量 + 是否公平锁
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
    if (capacity <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    // 初始化定长数组，容量固定
    items = new Object[capacity];
    // 创建可重入锁，fair=true公平，false非公平（默认）
    lock = new ReentrantLock(fair);
    // 绑定两个条件变量，共用同一把lock
    notEmpty = lock.newCondition();
    notFull = lock.newCondition();
}

// 3. 带集合初始化的构造
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair, Collection<? extends E> c) {
    this(capacity, fair);
    // 加锁批量导入集合元素
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        int i = 0;
        for (E e : c) {
            checkNotNull(e);
            items[i++] = e;
        }
        count = i;
        putIndex = (i == capacity) ? 0 : i;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

入队方法

add

调用 offer，失败直接抛队列满异常，不阻塞

java 复制代码

public boolean add(E e) {
    // 调用父类AbstractQueue的add
    return super.add(e);
}
// AbstractQueue.add
public boolean add(E e) {
    if (offer(e))
        return true;
    else
        throw new IllegalStateException("Queue full");
}

offer（不超时）

加锁，队列满直接返回 false，不阻塞

java 复制代码

public boolean offer(E e) {
    checkNotNull(e); // 不允许null元素
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        // 判断队列未满才入队
        if (count == items.length)
            return false;
        else {
            enqueue(e);
            return true;
        }
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

offer（超时）

java 复制代码

public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 可中断加锁
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        // 队列满，循环等待超时
        while (count == items.length) {
            if (nanos <= 0)
                return false;
            // 生产者等待notFull，释放锁，超时唤醒
            nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
        }
        enqueue(e);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

put

java 复制代码

public void put(E e) throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        // 队列满，无限阻塞等待notFull
        while (count == items.length)
            notFull.await();
        enqueue(e);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

enqueue

环形数组，putIndex 循环 0 ~ (length - 1)

java 复制代码

private void enqueue(E x) {
    // putIndex位置放入元素
    final Object[] items = this.items;
    items[putIndex] = x;
    // 环形数组：到末尾重置索引为0
    if (++putIndex == items.length)
        putIndex = 0;
    count++;
    // 放入元素后，唤醒一个阻塞的消费者
    notEmpty.signal();
}

对比

方法	队列满时的动作	返回值	是否阻塞
add(e)	直接失败	抛 IllegalStateException	不阻塞
offer(e)	直接失败	return false	不阻塞
put(e)	阻塞等待空位	无返回	无限阻塞，可中断（notFull.await）
offer(e,time,unit)	限时阻塞	超时返回 false	限时阻塞（notFull.awaitNanos）