① 深入理解Java線程池,剖析LinkedBlockingQueue源碼實現
歡迎加入《解讀Java源碼專欄》,在這個系列中,我們將一步步深入剖析Java核心組件的源碼,內容涵蓋集合、線程、線程池、並發、隊列等,全面揭示其背後的設計理念和實現細節,輕松應對工作面試。
這是解讀Java源碼系列的第10篇,今天,我們將探索Java中的阻塞隊列——LinkedBlockingQueue。
LinkedBlockingQueue與ArrayBlockingQueue有何不同?它們分別基於鏈表和數組實現,應用場景有何區別?看完本文,這些問題都將迎刃而解。作為BlockingQueue介面的實現,LinkedBlockingQueue提供了放數據和取數據的方法,以適應不同場景的需求。
放數據方法主要有四種,它們在鏈表尾部插入元素。offer()方法在隊列滿時直接返回失敗,add()和put()方法則在隊列滿時拋出異常或阻塞等待,offer(e, time, unit)方法允許在指定時間內嘗試插入。
彈出數據的方法同樣有四類,包括poll()、remove()、take()和poll(time, unit)。它們從鏈表頭部彈出元素,當隊列空時,poll()和take()會立即返回null或阻塞等待,poll(time, unit)會在指定時間內嘗試彈出。
查看數據方法,如peek()和element(),允許我們查看隊列頭部元素而不刪除它。如果隊列為空,peek()會返回null,element()會拋出異常。
通過分析LinkedBlockingQueue的源碼,我們發現它使用了兩把鎖來優化性能,分別為出隊鎖takeLock和入隊鎖putLock。這一設計讓操作更加高效,避免了數據可見性問題。此外,LinkedBlockingQueue提供了條件變數notEmpty和notFull,確保在隊列非空或非滿時才允許放數據或取數據。
初始化LinkedBlockingQueue時,常用的方法包括無參構造和有參構造。無參構造使用了鏈表的最大容量,可能引發內存溢出,建議使用有參構造並指定容量。有參構造還會初始化頭尾節點,不支持公平鎖的指定。
深入理解LinkedBlockingQueue的核心源碼後,我們發現它的實現簡潔明了,沒有復雜的邏輯,非常適合用於線程間的數據交換。ArrayBlockingQueue與LinkedBlockingQueue的主要區別在於隊列的底層實現方式,以及在滿或空狀態下的操作行為。
通過本文的分析,您不僅能夠掌握LinkedBlockingQueue的源碼實現細節,還能對阻塞隊列這一重要概念有更深刻的認識。敬請期待下一篇文章,我們將繼續深入其他阻塞隊列源碼的探索。
② Java集合-Vector介紹、擴容機制、源碼分析
Java集合框架中的Vector類是一種古老的線程安全的數組列表,本文將簡要介紹Vector,深入剖析其擴容機制,以及源碼層面的解析。
首先,我們來看創建Vector的方式。Vector提供了無參構造器和帶初始容量和擴容增量的構造器。無參構造會設置initialCapacity為10,capacityIncrement默認為數組長度的兩倍。例如,調用this(10)或this(initialCapacity, 0),實際上是為元素數據(elementData)分配了初始容量10,但後續擴容會根據capacityIncrement值調整,如未指定則每次翻倍。
當向Vector添加元素時,會觸發add方法。例如,添加第一個元素1,若數組已滿,會調用ensureCapacityHelper(elementCount + 1),確保空間。此處,由於初始容量為10,添加1後不需要擴容,元素直接添加到0索引。後續添加11時,由於需要11個位置,會進行擴容。判斷條件是:新的容量減去最小需求小於0時,才會進行擴容,通常是將容量擴大為當前容量的兩倍或直接擴容到滿足需求的最小值。
總的來說,Vector的擴容機制是動態的,確保在元素數量增長時,內存空間能相應擴展。源碼中,add方法、ensureCapacityHelper函數和grow方法共同實現了這一機制,保證了Vector在高並發環境下的線程安全。通過理解這些細節,我們可以更好地運用Vector並優化程序性能。