（转）BlockingQueue的基本原理

这篇文章阅读的前提是：

• 对ReentrantLock有少量理解
• 对Condition有少量理解
  我暂时有点懒，不想写这两个的博客，可以搜一下，很多。而后再回过头来看。

本文转自【图解JDK源码】BlockingQueue的基本原理

1.前言
BlockingQueue即阻塞队列，它算是一种将ReentrantLock用得非常精彩的一种体现，依据它的基本原理，我们可以实现Web中的长连接聊天功能，当然其最常用的还是用于实现生产者与消费者模式，大致如下图所示：

image.png

在Java中，BlockingQueue是一个接口，它的实现类有ArrayBlockingQueue、DelayQueue、 LinkedBlockingDeque、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue等，它们的区别主要表现在存储结构上或者对元素操作上的不同，但是对于take与put操作的原理，却是相似的。下面的源码以ArrayBlockingQueue为例。

2.分析
BlockingQueue内部有一个ReentrantLock，其生成了两个Condition，在ArrayBlockingQueue的属性公告中可以看见：

/** Main lock guarding all access */final ReentrantLock lock;/** Condition for waiting takes */private final Condition notEmpty;/** Condition for waiting puts */private final Condition notFull;...public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {    if (capacity <= 0)        throw new IllegalArgumentException();    this.items = new Object[capacity];    lock = new ReentrantLock(fair);    notEmpty = lock.newCondition();    notFull =  lock.newCondition();}

而假如能把notEmpty、notFull、put线程、take线程拟人的话，那么我想put与take操作可能会是下面这种流程：

put(e)

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take()

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其中ArrayBlockingQueue.put(E e)源码如下（其中中文注释为自己设置注释，下同）：

/** * Inserts the specified element at the tail of this queue, waiting * for space to become available if the queue is full. * * @throws InterruptedException {@inheritDoc} * @throws NullPointerException {@inheritDoc} */public void put(E e) throws InterruptedException {    checkNotNull(e);    final ReentrantLock lock = this.lock;    lock.lockInterruptibly();    try {        while (count == items.length)            notFull.await(); // 假如队列已满，则等待        insert(e);    } finally {        lock.unlock();    }}/** * Inserts element at current put position, advances, and signals. * Call only when holding lock. */private void insert(E x) {    items[putIndex] = x;    putIndex = inc(putIndex);    ++count;    notEmpty.signal(); // 有新的元素被插入，通知等待中的取走元素线程}

ArrayBlockingQueue.take()源码如下：

public E take() throws InterruptedException {    final ReentrantLock lock = this.lock;    lock.lockInterruptibly();    try {        while (count == 0)            notEmpty.await(); // 假如队列为空，则等待        return extract();    } finally {        lock.unlock();    }}/** * Extracts element at current take position, advances, and signals. * Call only when holding lock. */private E extract() {    final Object[] items = this.items;    E x = this.<E>cast(items[takeIndex]);    items[takeIndex] = null;    takeIndex = inc(takeIndex);    --count;    notFull.signal(); // 有新的元素被取走，通知等待中的插入元素线程    return x;}

可以看见，put(E)与take()是同步的，在put操作中，当队列满了，会阻塞put操作，直到队列中有空闲的位置。而在take操作中，当队列为空时，会阻塞take操作，直到队列中有新的元素。

而这里使用两个Condition，则可以避免调用signal()时，会唤醒相同的put或者take操作。