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java框架源码剖析

发布时间:2024-12-03 17:22:52

① 深入理解Java线程池,剖析LinkedBlockingQueue源码实现

欢迎加入《解读Java源码专栏》,在这个系列中,我们将一步步深入剖析Java核心组件的源码,内容涵盖集合、线程、线程池、并发、队列等,全面揭示其背后的设计理念和实现细节,轻松应对工作面试。

这是解读Java源码系列的第10篇,今天,我们将探索Java中的阻塞队列——LinkedBlockingQueue。

LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue有何不同?它们分别基于链表和数组实现,应用场景有何区别?看完本文,这些问题都将迎刃而解。作为BlockingQueue接口的实现,LinkedBlockingQueue提供了放数据和取数据的方法,以适应不同场景的需求。

放数据方法主要有四种,它们在链表尾部插入元素。offer()方法在队列满时直接返回失败,add()和put()方法则在队列满时抛出异常或阻塞等待,offer(e, time, unit)方法允许在指定时间内尝试插入。

弹出数据的方法同样有四类,包括poll()、remove()、take()和poll(time, unit)。它们从链表头部弹出元素,当队列空时,poll()和take()会立即返回null或阻塞等待,poll(time, unit)会在指定时间内尝试弹出。

查看数据方法,如peek()和element(),允许我们查看队列头部元素而不删除它。如果队列为空,peek()会返回null,element()会抛出异常。

通过分析LinkedBlockingQueue的源码,我们发现它使用了两把锁来优化性能,分别为出队锁takeLock和入队锁putLock。这一设计让操作更加高效,避免了数据可见性问题。此外,LinkedBlockingQueue提供了条件变量notEmpty和notFull,确保在队列非空或非满时才允许放数据或取数据。

初始化LinkedBlockingQueue时,常用的方法包括无参构造和有参构造。无参构造使用了链表的最大容量,可能引发内存溢出,建议使用有参构造并指定容量。有参构造还会初始化头尾节点,不支持公平锁的指定。

深入理解LinkedBlockingQueue的核心源码后,我们发现它的实现简洁明了,没有复杂的逻辑,非常适合用于线程间的数据交换。ArrayBlockingQueue与LinkedBlockingQueue的主要区别在于队列的底层实现方式,以及在满或空状态下的操作行为。

通过本文的分析,您不仅能够掌握LinkedBlockingQueue的源码实现细节,还能对阻塞队列这一重要概念有更深刻的认识。敬请期待下一篇文章,我们将继续深入其他阻塞队列源码的探索。

② Java集合-Vector介绍、扩容机制、源码分析

Java集合框架中的Vector类是一种古老的线程安全的数组列表,本文将简要介绍Vector,深入剖析其扩容机制,以及源码层面的解析。

首先,我们来看创建Vector的方式。Vector提供了无参构造器和带初始容量和扩容增量的构造器。无参构造会设置initialCapacity为10,capacityIncrement默认为数组长度的两倍。例如,调用this(10)或this(initialCapacity, 0),实际上是为元素数据(elementData)分配了初始容量10,但后续扩容会根据capacityIncrement值调整,如未指定则每次翻倍。

当向Vector添加元素时,会触发add方法。例如,添加第一个元素1,若数组已满,会调用ensureCapacityHelper(elementCount + 1),确保空间。此处,由于初始容量为10,添加1后不需要扩容,元素直接添加到0索引。后续添加11时,由于需要11个位置,会进行扩容。判断条件是:新的容量减去最小需求小于0时,才会进行扩容,通常是将容量扩大为当前容量的两倍或直接扩容到满足需求的最小值。

总的来说,Vector的扩容机制是动态的,确保在元素数量增长时,内存空间能相应扩展。源码中,add方法、ensureCapacityHelper函数和grow方法共同实现了这一机制,保证了Vector在高并发环境下的线程安全。通过理解这些细节,我们可以更好地运用Vector并优化程序性能。

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