java.util.concurrent系列之--ArrayBlockingQueue

1、ArrayBlockingQueue介绍

ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列。 线程安全是指，ArrayBlockingQueue内部经过“互斥锁”保护竞争资源，实现了多线程对竞争资源的互斥访问。而有界，则是指ArrayBlockingQueue对应的数组是有界限的。 阻塞队列，是指多线程访问竞争资源时，当竞争资源已被某线程获取时，其它要获取该资源的线程须要阻塞等待；并且，ArrayBlockingQueue是按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序，元素都是从尾部插入到队列，从头部开始返回。

注意：ArrayBlockingQueue不一样于ConcurrentLinkedQueue，ArrayBlockingQueue是数组实现的，而且是有界限的；而ConcurrentLinkedQueue是链表实现的，是无界限的。

2、 ArrayBlockingQueue原理和数据结构

说明：

1. ArrayBlockingQueue继承于AbstractQueue，而且它实现了BlockingQueue接口。

2. ArrayBlockingQueue内部是经过Object[]数组保存数据的，也就是说ArrayBlockingQueue本质上是

经过数组实现的。ArrayBlockingQueue的大小，即数组的容量是建立ArrayBlockingQueue时指定的。

3. ArrayBlockingQueue与ReentrantLock是组合关系，ArrayBlockingQueue中包含一个ReentrantLock

对象(lock)。ReentrantLock是可重入的互斥锁，ArrayBlockingQueue就是根据该互斥锁实现“多线程对竞争

资源的互斥访问”。并且，ReentrantLock分为公平锁和非公平锁，关于具体使用公平锁仍是非公平锁，在创

建ArrayBlockingQueue时能够指定；并且，ArrayBlockingQueue默认会使用非公平锁。

4. ArrayBlockingQueue与Condition是组合关系，ArrayBlockingQueue中包含两个Condition对象

(notEmpty和notFull)。并且，Condition又依赖于ArrayBlockingQueue而存在，经过Condition能够实现对

ArrayBlockingQueue的更精确的访问 --

(01)若某线程(线程A)要取数据时，数组正好为空，则该线程会执行notEmpty.await()进行等待；当其它某个

线程(线程B)向数组中插入了数据以后，会调用notEmpty.signal()唤

醒“notEmpty上的等待线程”。此时，线程A会被唤醒从而得以继续运行。

(02)若某线程(线程H)要插入数据时，数组已满，则该线程会它执行notFull.await()进行等待；当其它某个线

程(线程I)取出数据以后，会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。此时，线程H就会被唤醒从而得

以继续运行。

3、ArrayBlockingQueue函数列表

// 建立一个带有给定的（固定）容量和默认访问策略的 ArrayBlockingQueue。
ArrayBlockingQueue(int capacity)

// 建立一个具备给定的（固定）容量和指定访问策略的 ArrayBlockingQueue。
ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair)

// 建立一个具备给定的（固定）容量和指定访问策略的 ArrayBlockingQueue，它最初包含给定 collection 的元素，并以 collection 迭代器的遍历顺序添加元素。
ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair, Collection<? extends E> c)

// 将指定的元素插入到此队列的尾部（若是当即可行且不会超过该队列的容量），在成功时返回 true，若是此队列已满，则抛出 IllegalStateException。
boolean add(E e)

// 自动移除此队列中的全部元素。
void clear()

// 若是此队列包含指定的元素，则返回 true。
boolean contains(Object o)

// 移除此队列中全部可用的元素，并将它们添加到给定 collection 中。
int drainTo(Collection<? super E> c)

// 最多今后队列中移除给定数量的可用元素，并将这些元素添加到给定 collection 中。
int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements)

// 返回在此队列中的元素上按适当顺序进行迭代的迭代器。
Iterator<E> iterator()

// 将指定的元素插入到此队列的尾部（若是当即可行且不会超过该队列的容量），在成功时返回 true，若是此队列已满，则返回 false。
boolean offer(E e)

// 将指定的元素插入此队列的尾部，若是该队列已满，则在到达指定的等待时间以前等待可用的空间。
boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)

// 获取但不移除此队列的头；若是此队列为空，则返回 null。
E peek()

// 获取并移除此队列的头，若是此队列为空，则返回 null。
E poll()

// 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（若是有必要）。
E poll(long timeout, TimeUnit unit)

// 将指定的元素插入此队列的尾部，若是该队列已满，则等待可用的空间。
void put(E e)

// 返回在无阻塞的理想状况下（不存在内存或资源约束）此队列能接受的其余元素数量。
int remainingCapacity()

// 今后队列中移除指定元素的单个实例（若是存在）。
boolean remove(Object o)

// 返回此队列中元素的数量。
int size()

// 获取并移除此队列的头部，在元素变得可用以前一直等待（若是有必要）。
E take()

// 返回一个按适当顺序包含此队列中全部元素的数组。
Object[] toArray()

// 返回一个按适当顺序包含此队列中全部元素的数组；返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。
<T> T[] toArray(T[] a)

// 返回此 collection 的字符串表示形式。
String toString()

4、ArrayBlockingQueue示例

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;

/*
 *   ArrayBlockingQueue是“线程安全”的队列，而LinkedList是非线程安全的。
 *
 *   下面是“多个线程同时操做而且遍历queue”的示例
 *   (01) 当queue是ArrayBlockingQueue对象时，程序能正常运行。
 *   (02) 当queue是LinkedList对象时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。
 *
 * @author skywang
 */
public class ArrayBlockingQueueDemo1{

    // TODO: queue是LinkedList对象时，程序会出错。
    //private static Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
    private static Queue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(20);
    public static void main(String[] args) {
    
        // 同时启动两个线程对queue进行操做！
        new MyThread("ta").start();
        new MyThread("tb").start();
    }

    private static void printAll() {
        String value;
        Iterator iter = queue.iterator();
        while(iter.hasNext()) {
            value = (String)iter.next();
            System.out.print(value+", ");
        }
        System.out.println();
    }

    private static class MyThread extends Thread {
        MyThread(String name) {
            super(name);
        }
        @Override
        public void run() {
                int i = 0;
            while (i++ < 6) {
                // “线程名” + "-" + "序号"
                String val = Thread.currentThread().getName()+i;
                queue.add(val);
                // 经过“Iterator”遍历queue。
                printAll();
            }
        }
    }
}

打印结果：

ta1, 
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5、参考文章

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498652.html