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《java.util.concurrent 包源码阅读》19 PriorityBlockingQueue

2024-07-19 22:44:09   222人阅读

前面讲ScheduledThreadPoolExecutor曾经重点讲到了DelayedWorkQueue，这里说的PriorityBlockingQueue其实是DelayedWorkQueue的简化版本，实现了按序排列元素的功能。也就是说PriorityBlockingQueue是维护一个按序排列的队列，排序的方法可以通过指定Comparator来比较元素的大小，或者元素类型本身实现了Comparable接口。

 

因此PriorityBlockingQueue也是使用基于数组的二叉堆来实现的。

首先还是看看offer方法：

    public boolean offer(E e) {        if (e == null)            throw new NullPointerException();        final ReentrantLock lock = this.lock;        // 锁定这个队列        lock.lock();        int n, cap;        Object[] array;        // 如果数组已满，则尝试为数组扩容        while ((n = size) >= (cap = (array = queue).length))            tryGrow(array, cap);        try {            Comparator<? super E> cmp = comparator;            if (cmp == null)                // 没有comparator情况下，元素类型必须实现Comparable接口
                // 使用compare方法进行比较，然后插入元素到堆中                siftUpComparable(n, e, array);            else                // 制定comparator的情况下，插入元素使用comparator
                // 比较元素，然后插入元素到堆中                siftUpUsingComparator(n, e, array, cmp);            size = n + 1;            notEmpty.signal();        } finally {            lock.unlock();        }        return true;    }

这里看一下tryGrow，在对数组进行扩容时释放了主锁的，因为分配空间本身是不需要主锁的，只有更新数组时才会要主锁。

这样可以提高并发执行的性能，减少阻塞。

    private void tryGrow(Object[] array, int oldCap) {        // 扩容数组时，释放主锁，这样其他取走元素的操作就可以正常        // 操作了。这里使用一个简单的allocationSpinLock作为锁，        // 它的值为1表示锁正在被使用，为0表示锁为被占用。        // 在获取该锁时，用的CAS操作，而释放时，因为锁已经占用，        // 直接赋值为0即可。        // 分配空间本身是用不到主锁的，只有更新数组的时候才需要。        lock.unlock();        Object[] newArray = null;        if (allocationSpinLock == 0 &&            UNSAFE.compareAndSwapInt(this, allocationSpinLockOffset,                                     0, 1)) {            try {                int newCap = oldCap + ((oldCap < 64) ?                                       (oldCap + 2) :                                       (oldCap >> 1));                if (newCap - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {                    int minCap = oldCap + 1;                    // 整数溢出                    if (minCap < 0 || minCap > MAX_ARRAY_SIZE)                        throw new OutOfMemoryError();                    newCap = MAX_ARRAY_SIZE;                }                // 如果数组被更新了，就没有必要再分配新的空间了                if (newCap > oldCap && queue == array)                    newArray = new Object[newCap];            } finally {                allocationSpinLock = 0;            }        }        // 其他线程正在占用allocationSpinLock，调用yield告诉线程调度        // 如果其他线程需要CPU，可以先拿去，我过会再执行，否则我继续执行。        if (newArray == null) // back off if another thread is allocating            Thread.yield();        // 因为要返回，再次获取主锁，而且后面可能要更新数组也需要主锁        lock.lock();        // 如果分配新空间成功，而且原先的队列没有被其他的线程更新过        // 就更新数组。这里不需要使用CAS，因为这个时候已经占用主锁了        if (newArray != null && queue == array) {            queue = newArray;            System.arraycopy(array, 0, newArray, 0, oldCap);        }

再看取走元素的核心方法extract（poll方法也是使用这个方法从堆中拿走元素）

    private E extract() {        E result;        int n = size - 1;        if (n < 0)            result = null;        else {            // 取走第一个元素            Object[] array = queue;            result = (E) array[0];            E x = (E) array[n];            array[n] = null;            Comparator<? super E> cmp = comparator;            if (cmp == null)                siftDownComparable(0, x, array, n);            else                siftDownUsingComparator(0, x, array, n, cmp);            size = n;        }        return result;    }

 

这里提一下PriorityBlockingQueue的序列化。PriorityBlockingQueue内置了一个PriorityQueue对象，序列化会把元素转存到这个PriorityQueue中，然后再进行序列化。

反序列化时也是用PriorityQueue读取，然后再把元素转存回PriorityBlockingQueue自己的队列。

private PriorityQueue q;

 

下一篇会讲具有DelayedWorkQueue的另外一个功能延迟执行的DelayQueue。

《java.util.concurrent 包源码阅读》19 PriorityBlockingQueue


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