阻塞队列实现原理

2022 年 6 月 03 日
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14 阻塞队列实现原理

如果队列是空的，消费者会一直等待，当生产者添加元素时，消费者是如何知道当前队列有元素的呢？如果让你来设计阻塞队列你会如何设计，如何让生产者和消费者进行高效率的通信呢？让我们先来看看 JDK 是如何实现的。

使用通知模式实现。

所谓通知模式，就是当生产者往满的队列里添加元素时会阻塞住生产者，当消费者消费了一个队列中的元素后，会通知生产者当前队列可用。通过查看 JDK 源码发现 ArrayBlockingQueue 使用了 Condition 来实现。

当往队列里插入一个元素时，如果队列不可用，那么阻塞生产者主要通过 LockSupport.park（this）来实现。

public final void await() throws InterruptedException {    if (Thread.interrupted())        throw new InterruptedException();    Node node = addConditionWaiter();    int savedState = fullyRelease(node);    int interruptMode = 0;    while (!isOnSyncQueue(node)) {        LockSupport.park(this);        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)            break;    }    if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)        interruptMode = REINTERRUPT;    if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled        unlinkCancelledWaiters();    if (interruptMode != 0)        reportInterruptAfterWait(interruptMode);}

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public static void park(Object blocker) {    Thread t = Thread.currentThread();    setBlocker(t, blocker);    UNSAFE.park(false, 0L);    setBlocker(t, null);}

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继续进入源码，发现调用 setBlocker 先保存一下将要阻塞的线程，然后调用 unsafe.park 阻塞当前线程。

private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {    // Even though volatile, hotspot doesn't need a write barrier here.    UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);}

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unsafe.park 是个 native 方法

public native void putObject(Object var1, long var2, Object var4);

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park 这个方法会阻塞当前线程，只有以下 4 种情况中的一种发生时，该方法才会返回。

与 park 对应的 unpark 执行或已经执行时。“已经执行”是指 unpark 先执行，然后再执行 park 的情况。
线程被中断时。
等待完 time 参数指定的毫秒数时。
异常现象发生时，这个异常现象没有任何原因。

当线程被阻塞队列阻塞时，线程会进入 WAITING（parking）状态。

总结

阻塞队列的实现原理是就是利用了通知模式，当生产者往满的队列里添加元素时会阻塞住生产者，当消费者消费了一个队列中的元素后，会通知生产者当前队列可用

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/459bd109112c8dd4426ced7ca】。文章转载请联系作者。

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