【转载】Java阻塞队列--BlockingQueue

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# 【转载】Java阻塞队列--BlockingQueue

### 一、什么是阻塞队列？

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：**在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。**阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿出元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器。而消费者也只从容器里拿元素。

**阻塞队列提供了四种处理方法：**

| 方法\处理方式 | 抛出异常  | 返回特殊值 | 一直阻塞 | 超时退出           |
| ------------- | --------- | ---------- | -------- | ------------------ |
| 插入方法      | add(e)    | offer(e)   | put(e)   | offer(e,time,unit) |
| 移除方法      | remove()  | poll()     | take()   | poll(time,unit)    |
| 检查方法      | element() | peek()     | 不可用   | 不可用             |

+ 1.异常：是指当阻塞队列满时候，再往队列里插入元素，会抛出**IllegalStateException("Queue full")异常**。当队列为空时，从队列里获取元素时会抛出**NoSuchElementException异常** 。

+ 2.返回特殊值：插入方法会返回是否成功，成功则返回true。移除方法，则是从队列里拿出一个元素，如果没有则返回null。
+ 3.一直阻塞：一直阻塞：当阻塞队列满时，如果生产者线程往队列里put元素，队列会一直阻塞生产者线程，直到拿到数据，或者响应中断退出。当队列空时，消费者线程试图从队列里take元素，队列也会阻塞消费者线程，直到队列可用。
+ 4.超时退出：当阻塞队列满时，队列会阻塞生产者线程一段时间，如果超过一定的时间，生产者线程就会退出。

### 二、**详细介绍BlockingQueue，以下是涉及的主要内容：**

> + 1.BlockingQueue的核心方法
> + 2.阻塞队列的成员的概要介绍
> + 3.详细介绍DelayQueue、ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue的原理
> + 4.线程池与BlockingQueue

#### 1、初识阻塞队列

在新增的Concurrent包中，BlockingQueue很好的解决了多线程中，如何高效安全“传输”数据的问题。通过这些高效并且线程安全的队列类，为我们快速搭建高质量的多线程程序带来极大的便利。本文详细介绍了BlockingQueue家庭中的所有成员，包括他们各自的功能以及常见使用场景。

**BlockingQueue的核心方法：**

```java
public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {

//将给定元素设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则抛出异常。如果是往限定了长度的队列中设置值，推荐使用offer()方法。
    boolean add(E e);

//将给定的元素设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则返回false. e的值不能为空，否则抛出空指针异常。
    boolean offer(E e);

//将元素设置到队列中，如果队列中没有多余的空间，该方法会一直阻塞，直到队列中有多余的空间。
    void put(E e) throws InterruptedException;

//将给定元素在给定的时间内设置到队列中，如果设置成功返回true, 否则返回false.
    boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

//从队列中获取值，如果队列中没有值，线程会一直阻塞，直到队列中有值，并且该方法取得了该值。
    E take() throws InterruptedException;

//在给定的时间里，从队列中获取值，如果没有取到会抛出异常。
    E poll(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

//获取队列中剩余的空间。
    int remainingCapacity();

//从队列中移除指定的值。
    boolean remove(Object o);

//判断队列中是否拥有该值。
    public boolean contains(Object o);

//将队列中值，全部移除，并发设置到给定的集合中。
    int drainTo(Collection<? super E> c);

//指定最多数量限制将队列中值，全部移除，并发设置到给定的集合中。
    int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements);
}
```

**在深入之前先了解下ReentrantLock 和 Condition:**

重入锁ReentrantLock:

ReentrantLock锁在同一个时间点只能被一个线程锁持有；而可重入的意思是，ReentrantLock锁，可以被单个线程多次获取。
ReentrantLock分为“公平锁”和“非公平锁”。它们的区别体现在获取锁的机制上是否公平。“锁”是为了保护竞争资源，防止多个线程同时操作线程而出错，ReentrantLock在同一个时间点只能被一个线程获取(当某线程获取到“锁”时，其它线程就必须等待)；ReentraantLock是通过一个FIFO的等待队列来管理获取该锁所有线程的。在“公平锁”的机制下，线程依次排队获取锁；而“非公平锁”在锁是可获取状态时，不管自己是不是在队列的开头都会获取锁。

**主要方法：**

> - lock()获得锁
> - lockInterruptibly()获得锁，但优先响应中断
> - tryLock()尝试获得锁，成功返回true,否则false，该方法不等待，立即返回
> - tryLock(long time,TimeUnit unit)在给定时间内尝试获得锁
> - unlock()释放锁

Condition：await()、signal()方法分别对应之前的Object的wait()和notify()

> - 和重入锁一起使用
> - await()是当前线程等待同时释放锁
> - awaitUninterruptibly()不会在等待过程中响应中断
> - signal()用于唤醒一个在等待的线程，还有对应的singalAll()方法

#### 2、阻塞队列的成员

| 队列                  | 有界性             | 锁   | 数据结构   |
| --------------------- | ------------------ | ---- | ---------- |
| ArrayBlockingQueue    | bounded(有界)      | 加锁 | arrayList  |
| LinkedBlockingQueue   | optionally-bounded | 加锁 | linkedList |
| PriorityBlockingQueue | unbounded          | 加锁 | heap       |
| DelayQueue            | unbounded          | 加锁 | heap       |
| SynchronousQueue      | bounded            | 加锁 | 无         |
| LinkedTransferQueue   | unbounded          | 加锁 | heap       |
| LinkedBlockingDeque   | unbounded          | 无锁 | heap       |

下面分别简单介绍一下：

> + ArrayBlockingQueue:是一个数组实现的有界阻塞队列，此队列按照先进先出（FIFO）的原则对元素进行排序。支持公平锁和非公平锁。【注：每一个线程在获取锁的时候可能都会排队等待，如果在等待时间上，先获取锁的线程的请求一定先被满足，那么这个锁就是公平的。反之，这个锁就是不公平的。公平的获取锁，也就是当前等待时间最长的线程先获取锁】
> + LinkedBlockingQueue:一个由链表结构组成的有界队列，此队列的长度为Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的顺序进行排序。
> + PriorityBlockingQueue:一个支持线程优先级排序的无界队列，默认自然序进行排序，也可以自定义实现compareTo()方法来指定元素排序规则，不能保证同优先级元素的顺序。
> + DelayQueue： 一个实现PriorityBlockingQueue实现延迟获取的无界队列，在创建元素时，可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有延时期满后才能从队列中获取元素。（DelayQueue可以运用在以下应用场景：1.缓存系统的设计：可以用DelayQueue保存缓存元素的有效期，使用一个线程循环查询DelayQueue，一旦能从DelayQueue中获取元素时，表示缓存有效期到了。2.定时任务调度。使用DelayQueue保存当天将会执行的任务和执行时间，一旦从DelayQueue中获取到任务就开始执行，从比如TimerQueue就是使用DelayQueue实现的。）
> + SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列，每一个put操作必须等待take操作，否则不能添加元素。支持公平锁和非公平锁。SynchronousQueue的一个使用场景是在线程池里。Executors.newCachedThreadPool()就使用了SynchronousQueue，这个线程池根据需要（新任务到来时）创建新的线程，如果有空闲线程则会重复使用，线程空闲了60秒后会被回收。
> + LinkedTransferQueue： 一个由链表结构组成的无界阻塞队列，相当于其它队列，LinkedTransferQueue队列多了transfer和tryTransfer方法。
> + LinkedBlockingDeque： 一个由链表结构组成的双向阻塞队列。队列头部和尾部都可以添加和移除元素，多线程并发时，可以将锁的竞争最多降到一半。

#### 3、阻塞队列原理以及使用

##### (1)DelayQueue

DelayQueue的泛型参数需要实现Delayed接口，Delayed接口继承了Comparable接口，DelayQueue内部使用非线程安全的优先队列（PriorityQueue），并使用Leader/Followers模式，最小化不必要的等待时间。DelayQueue不允许包含null元素。

**Leader/Followers模式：**

> 1. 有若干个线程（一般组成线程池）用来处理大量的事件
> 2. 有一个线程作为领导者，等待事件的发生；其他的线程作为追随者，仅仅是睡眠
> 3. 假如有事件需要处理，领导者会从追随者中指定一个新的领导者，自己去处理事件
> 4. 唤醒的追随者作为新的领导者等待事件的发生
> 5. 处理事件的线程处理完毕以后，就会成为追随者的一员，直到被唤醒成为领导者
> 6. 假如需要处理的事件太多，而线程数量不够(能够动态创建线程处理另当别论)，则有的事件可能会得不到处理。

所有线程会有三种身份中的一种：leader和follower，以及一个干活中的状态：proccesser。它的基本原则就是，永远最多只有一个leader。而所有follower都在等待成为leader。线程池启动时会自动产生一个Leader负责等待网络IO事件，当有一个事件产生时，Leader线程首先通知一个Follower线程将其提拔为新的Leader，然后自己就去干活了，去处理这个网络事件，处理完毕后加入Follower线程等待队列，等待下次成为Leader。这种方法可以增强CPU高速缓存相似性，及消除动态内存分配和线程间的数据交换。

**参数以及构造函数：**

```java
 // 可重入锁
private final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

// 存储队列元素的队列——优先队列
private final PriorityQueue<E> q = new PriorityQueue<E>();

//用于优化阻塞通知的线程元素leader，Leader/Followers模式
private Thread leader = null;

//用于实现阻塞和通知的Condition对象
private final Condition available = lock.newCondition();

public DelayQueue() {}

public DelayQueue(Collection<? extends E> c) {
    this.addAll(c);
}
```

**先看offer()方法：**

```java
public boolean offer(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        q.offer(e);
        // 如果原来队列为空，重置leader线程，通知available条件
        if (q.peek() == e) {
            leader = null;
            available.signal();
        }
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

//因为DelayQueue不限制长度，因此添加元素的时候不会因为队列已满产生阻塞，因此带有超时的offer方法的超时设置是不起作用的
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) {
    // 和不带timeout的offer方法一样
    return offer(e);
}
```

普通的poll()方法：如果延迟时间没有耗尽的话，直接返回null

```java
public E poll() {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        E first = q.peek();
        if (first == null || first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) > 0)
            return null;
        else
            return q.poll();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
```

**再看看take()方法：**

```java
public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        for (;;) {
            // 如果队列为空，需要等待available条件被通知
            E first = q.peek();
            if (first == null)
                available.await();
            else {
                long delay = first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS);
                // 如果延迟时间已到，直接返回第一个元素
                if (delay <= 0)
                    return q.poll();
                // leader线程存在表示有其他线程在等待，那么当前线程肯定需要等待
                else if (leader != null)
                    available.await();
                else {
                    Thread thisThread = Thread.currentThread();
                    leader = thisThread;
                    // 如果没有leader线程，设置当前线程为leader线程
                    // 尝试等待直到延迟时间耗尽（可能提前返回，那么下次
                    // 循环会继续处理）
                    try {
                        available.awaitNanos(delay);
                    } finally {
                        // 如果leader线程还是当前线程，重置它用于下一次循环。
                        // 等待available条件时，锁可能被其他线程占用从而导致
                        // leader线程被改变，所以要检查
                        if (leader == thisThread)
                            leader = null;
                    }
                }
            }
        }
    } finally {
        // 如果没有其他线程在等待，并且队列不为空，通知available条件
        if (leader == null && q.peek() != null)
            available.signal();
        lock.unlock();
    }
}
```

最后看看带有timeout的poll方法:

```java
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        for (;;) {
            E first = q.peek();
            if (first == null) {
                if (nanos <= 0)
                    return null;
                else
                    // 尝试等待available条件，记录剩余的时间
                    nanos = available.awaitNanos(nanos);
            } else {
                long delay = first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS);
                if (delay <= 0)
                    return q.poll();
                if (nanos <= 0)
                    return null;
                // 当leader线程不为空时（此时delay>=nanos），等待的时间
                // 似乎delay更合理，但是nanos也可以，因为排在当前线程前面的
                // 其他线程返回时会唤醒available条件从而返回，
                if (nanos < delay || leader != null)
                    nanos = available.awaitNanos(nanos);
                else {
                    Thread thisThread = Thread.currentThread();
                    leader = thisThread;
                    try {
                        long timeLeft = available.awaitNanos(delay);
                        // nanos需要更新
                        nanos -= delay - timeLeft;
                    } finally {
                        if (leader == thisThread)
                            leader = null;
                    }
                }
            }
        }
    } finally {
        if (leader == null && q.peek() != null)
            available.signal();
        lock.unlock();
    }
}
```

##### (2)ArrayBlockingQueue

**参数以及构造函数:**

```java
// 存储队列元素的数组
final Object[] items;

// 拿数据的索引，用于take，poll，peek，remove方法
int takeIndex;

// 放数据的索引，用于put，offer，add方法
int putIndex;

// 元素个数
int count;

// 可重入锁
final ReentrantLock lock;
// notEmpty条件对象，由lock创建
private final Condition notEmpty;
// notFull条件对象，由lock创建
private final Condition notFull;

public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
    this(capacity, false);//默认构造非公平锁的阻塞队列 
}
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
    if (capacity <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    this.items = new Object[capacity];
    //初始化ReentrantLock重入锁，出队入队拥有这同一个锁 
    lock = new ReentrantLock(fair);
    //初始化非空等待队列
    notEmpty = lock.newCondition();
    //初始化非满等待队列 
    notFull =  lock.newCondition();
}
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair,
                          Collection<? extends E> c) {
    this(capacity, fair);

final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock(); // Lock only for visibility, not mutual exclusion
    try {
        int i = 0;
        //将集合添加进数组构成的队列中 
        try {
            for (E e : c) {
                checkNotNull(e);
                items[i++] = e;
            }
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException ex) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        count = i;
        putIndex = (i == capacity) ? 0 : i;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
```

![Java阻塞队列--BlockingQueue01.png][1]

##### 添加的实现原理:

这里的add方法和offer方法最终调用的是enqueue(E x)方法，其方法内部通过putIndex索引直接将元素添加到数组items中，这里可能会疑惑的是当putIndex索引大小等于数组长度时，需要将putIndex重新设置为0，这是因为当前队列执行元素获取时总是从队列头部获取，而添加元素从中从队列尾部获取所以当队列索引（从0开始）与数组长度相等时，下次我们就需要从数组头部开始添加了，如下图演示

![Java阻塞队列--BlockingQueue02.png][2]

```java
//入队操作
private void enqueue(E x) {
    final Object[] items = this.items;
    //通过putIndex索引对数组进行赋值
    items[putIndex] = x;
    //索引自增，如果已是最后一个位置，重新设置 putIndex = 0;
    if (++putIndex == items.length)
        putIndex = 0;
    count++;
    notEmpty.signal();
}
```

接着看put方法：
put方法是一个阻塞的方法，如果队列元素已满，那么当前线程将会被notFull条件对象挂起加到等待队列中，直到队列有空档才会唤醒执行添加操作。但如果队列没有满，那么就直接调用enqueue(e)方法将元素加入到数组队列中。到此我们对三个添加方法即put，offer，add都分析完毕，其中offer，add在正常情况下都是无阻塞的添加，而put方法是阻塞添加。这就是阻塞队列的添加过程。说白了就是当队列满时通过条件对象Condtion来阻塞当前调用put方法的线程，直到线程又再次被唤醒执行。总得来说添加线程的执行存在以下两种情况，一是，队列已满，那么新到来的put线程将添加到notFull的条件队列中等待，二是，有移除线程执行移除操作，移除成功同时唤醒put线程，如下图所示

![Java阻塞队列--BlockingQueue03.png][3]

```java
public void put(E e) throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        //当队列元素个数与数组长度相等时，无法添加元素
        while (count == items.length)
            //将当前调用线程挂起，添加到notFull条件队列中等待唤醒
            notFull.await();
        enqueue(e);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
```

##### 移除实现原理：

poll方法，该方法获取并移除此队列的头元素，若队列为空，则返回 null

```java
public E poll() {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        //判断队列是否为null，不为null执行dequeue()方法，否则返回null
        return (count == 0) ? null : dequeue();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
//删除队列头元素并返回
private E dequeue() {
    //拿到当前数组的数据
    final Object[] items = this.items;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    //获取要删除的对象
    E x = (E) items[takeIndex];
    //将数组中takeIndex索引位置设置为null
    items[takeIndex] = null;
    //takeIndex索引加1并判断是否与数组长度相等，
    //如果相等说明已到尽头，恢复为0
    if (++takeIndex == items.length)
        takeIndex = 0;
    count--;//队列个数减1
    if (itrs != null)
        itrs.elementDequeued();//同时更新迭代器中的元素数据
    //删除了元素说明队列有空位，唤醒notFull条件对象添加线程，执行添加操作
    notFull.signal();
    return x;
}
```

接着看remove(Object o)方法

```java
public boolean remove(Object o) {
    if (o == null) return false;
    //获取数组数据
    final Object[] items = this.items;
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();//加锁
    try {
        //如果此时队列不为null，这里是为了防止并发情况
        if (count > 0) {
            //获取下一个要添加元素时的索引
            final int putIndex = this.putIndex;
            //获取当前要被删除元素的索引
            int i = takeIndex;
            //执行循环查找要删除的元素
            do {
                //找到要删除的元素
                if (o.equals(items[i])) {
                    removeAt(i);//执行删除
                    return true;//删除成功返回true
                }
                //当前删除索引执行加1后判断是否与数组长度相等
                //若为true，说明索引已到数组尽头，将i设置为0
                if (++i == items.length)
                    i = 0; 
            } while (i != putIndex);//继承查找
        }
        return false;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

//根据索引删除元素，实际上是把删除索引之后的元素往前移动一个位置
void removeAt(final int removeIndex) {

final Object[] items = this.items;
    //先判断要删除的元素是否为当前队列头元素
    if (removeIndex == takeIndex) {
        //如果是直接删除
        items[takeIndex] = null;
        //当前队列头元素加1并判断是否与数组长度相等，若为true设置为0
        if (++takeIndex == items.length)
            takeIndex = 0;
        count--;//队列元素减1
        if (itrs != null)
            itrs.elementDequeued();//更新迭代器中的数据
    } else {
        //如果要删除的元素不在队列头部，
        //那么只需循环迭代把删除元素后面的所有元素往前移动一个位置
        //获取下一个要被添加的元素的索引，作为循环判断结束条件
        final int putIndex = this.putIndex;
        //执行循环
        for (int i = removeIndex;;) {
            //获取要删除节点索引的下一个索引
            int next = i + 1;
            //判断是否已为数组长度，如果是从数组头部（索引为0）开始找
            if (next == items.length)
                next = 0;
            //如果查找的索引不等于要添加元素的索引，说明元素可以再移动
            if (next != putIndex) {
                items[i] = items[next];//把后一个元素前移覆盖要删除的元
                i = next;
            } else {
                //在removeIndex索引之后的元素都往前移动完毕后清空最后一个元素
                items[i] = null;
                this.putIndex = i;
                break;//结束循环
            }
        }
        count--;//队列元素减1
        if (itrs != null)
            itrs.removedAt(removeIndex);//更新迭代器数据
    }
    notFull.signal();//唤醒添加线程
}
```

remove(Object o)方法的删除过程相对复杂些，因为该方法并不是直接从队列头部删除元素。首先线程先获取锁，再一步判断队列count>0,这点是保证并发情况下删除操作安全执行。接着获取下一个要添加源的索引putIndex以及takeIndex索引 ，作为后续循环的结束判断，因为只要putIndex与takeIndex不相等就说明队列没有结束。然后通过while循环找到要删除的元素索引，执行removeAt(i)方法删除，在removeAt(i)方法中实际上做了两件事，一是首先判断队列头部元素是否为删除元素，如果是直接删除，并唤醒添加线程，二是如果要删除的元素并不是队列头元素，那么执行循环操作，从要删除元素的索引removeIndex之后的元素都往前移动一个位置，那么要删除的元素就被removeIndex之后的元素替换，从而也就完成了删除操作。

**接着看take()方法**

take方法其实很简单，有就删除没有就阻塞，注意这个阻塞是可以中断的，如果队列没有数据那么就加入notEmpty条件队列等待(有数据就直接取走，方法结束)，如果有新的put线程添加了数据，那么put操作将会唤醒take线程，执行take操作。图示如下

![Java阻塞队列--BlockingQueue04.png][4]

```java
//从队列头部删除，队列没有元素就阻塞，可中断
public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();//中断
    try {
        //如果队列没有元素
        while (count == 0)
            //执行阻塞操作
            notEmpty.await();
        return dequeue();//如果队列有元素执行删除操作
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
```

最后看看peek()方法，比较简单，直接返回当前队列的头元素但不删除任何元素。

```java
public E peek() {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        //直接返回当前队列的头元素，但不删除
        return itemAt(takeIndex); // null when queue is empty
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

final E itemAt(int i) {
    return (E) items[i];
}
```

#### (3)LinkedBlockingQueue

参数以及构造函数：

```java
//节点类，用于存储数据
static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;

Node(E x) { item = x; }
}
// 容量大小
private final int capacity;

// 元素个数，因为有2个锁，存在竞态条件，使用AtomicInteger
private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

// 头结点
private transient Node<E> head;

// 尾节点
private transient Node<E> last;

// 获取并移除元素时使用的锁，如take, poll, etc
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();

// notEmpty条件对象，当队列没有数据时用于挂起执行删除的线程
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();

// 添加元素时使用的锁如 put, offer, etc 
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();

// notFull条件对象，当队列数据已满时用于挂起执行添加的线程 
private final Condition notFull = putLock.newCondition();

public LinkedBlockingQueue() {
    this(Integer.MAX_VALUE);
}

public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
    if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    this.capacity = capacity;
    last = head = new Node<E>(null);
}

public LinkedBlockingQueue(Collection<? extends E> c) {
    this(Integer.MAX_VALUE);
    final ReentrantLock putLock = this.putLock;
    putLock.lock(); // Never contended, but necessary for visibility
    try {
        int n = 0;
        for (E e : c) {
            if (e == null)
                throw new NullPointerException();
            if (n == capacity)
                throw new IllegalStateException("Queue full");
            enqueue(new Node<E>(e));
            ++n;
        }
        count.set(n);
    } finally {
        putLock.unlock();
    }
}
```

##### 4、线程池中的BlockingQueue

首先看下构造函数

```java
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                         int maximumPoolSize,
                         long keepAliveTime,
                         TimeUnit unit,
                         BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                         ThreadFactory threadFactory,
                         RejectedExecutionHandler handler){...}
```

TimeUnit:时间单位；

BlockingQueue：等待的线程存放队列；

keepAliveTime：非核心线程的闲置超时时间，超过这个时间就会被回收；

RejectedExecutionHandler:线程池对拒绝任务的处理策略。

**自定义线程池：这个构造方法对于队列是什么类型比较关键。**

> - 在使用有界队列时，若有新的任务需要执行，如果线程池实际线程数小于corePoolSize，则优先创建线程，
> - 若大于corePoolSize，则会将任务加入队列，
> - 若队列已满，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，创建新的线程，
> - 若队列已经满了且线程数大于maximumPoolSize，则执行拒绝策略。或其他自定义方式。

**接下来看下源码：**

```java
public void execute(Runnable command) {  
    if (command == null) //不能是空任务  
        throw new NullPointerException();  
    //如果还没有达到corePoolSize，则添加新线程来执行任务  
    if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {  
        //如果已经达到corePoolSize,则不断的向工作队列中添加任务  
        if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {  
            //线程池已经没有任务  
            if (runState != RUNNING || poolSize == 0)   
                ensureQueuedTaskHandled(command);  
        }  
        //如果线程池不处于运行中或者工作队列已经满了，但是当前的线程数量还小于允许最大的maximumPoolSize线程数量，则继续创建线程来执行任务  
        else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))  
            //已达到最大线程数量，任务队列也已经满了，则调用饱和策略执行处理器  
            reject(command); // is shutdown or saturated  
    }  
}

private boolean addIfUnderCorePoolSize(Runnable firstTask) {  
    Thread t = null;  
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;  
    mainLock.lock();  
    //更改几个重要的控制字段需要加锁  
    try {  
        //池里线程数量小于核心线程数量，并且还需要是运行时  
        if (poolSize < corePoolSize && runState == RUNNING)  
            t = addThread(firstTask);  
    } finally {  
        mainLock.unlock();  
    }  
    if (t == null)  
        return false;  
    t.start(); //创建后，立即执行该任务  
    return true;  
}

private Thread addThread(Runnable firstTask) {  
    Worker w = new Worker(firstTask);  
    Thread t = threadFactory.newThread(w); //委托线程工厂来创建，具有相同的组、优先级、都是非后台线程  
    if (t != null) {  
        w.thread = t;  
        workers.add(w); //加入到工作者线程集合里  
        int nt = ++poolSize;  
        if (nt > largestPoolSize)  
            largestPoolSize = nt;  
    }  
    return t;  
}  
```

*附：原文链接地址https://www.cnblogs.com/bjxq-cs88/p/9759571.html*

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