Java PriorityBlockingQueの原理分析
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PriorityBlockingQueは、システムリソースが尽きるまで、優先順位をサポートする無境界ブロック列です。デフォルトでは、要素は自然な順序で昇順に並べられます。また、カスタムクラスでcompreTo()メソッドを実現して、要素の並べ替え規則を指定したり、PriorityBlockingQueを初期化したときに、構造パラメータCompratorを指定して要素を並べ替えたりすることもできます。ただし、同じ優先要素の順序が保証されていないことに注意が必要です。PriorityBlockingQueも最小二叉スタックに基づいて実現され、CASに基づいて実現されたスピンロックを使ってキューのダイナミック拡がりを制御し、拡張操作がtake操作の実行を妨げないことを保証しました。
PriorityBlockingQueは、4つの構造方法があります。/デフォルトの構造方法は、this(DEFAULTUINITIAL LuCAPACITY，null)を呼び出します。すなわち、デフォルトの容量は11 public PriotyBlockingQue()/initial Capacityに基づいて、キューの初期容量を設定します。compratorオブジェクトに基づいてデータを並べ替えます。public PriorityBlockingQue/集合によってキューpublic Priority BlockingQueを作成します。
拡張しないと正常にロックを取って元素を入れます。
拡張時にロックが解除されました。取ったスレッドがロックを取ったら取り外しができます。offerのスレッドがロックを取ったら放してもいいです。他のスレッドはこの方法に入れてもいいです。他のスレッドはロックを入れる方法もあります。ロックを解除してallocationSpinlockロックをかけました。
PriorityBlockingQueは、4つの構造方法があります。/デフォルトの構造方法は、this(DEFAULTUINITIAL LuCAPACITY，null)を呼び出します。すなわち、デフォルトの容量は11 public PriotyBlockingQue()/initial Capacityに基づいて、キューの初期容量を設定します。compratorオブジェクトに基づいてデータを並べ替えます。public PriorityBlockingQue/集合によってキューpublic Priority BlockingQueを作成します。
public class PriorityBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E>
implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 5595510919245408276L;
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 11;
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private transient Object[] queue;
private transient int size;
private transient Comparator<? super E> comparator;
private final ReentrantLock lock;
private final Condition notEmpty;
private transient volatile int allocationSpinLock;// ，
private PriorityQueue<E> q;// ，writeObject readObject 。 ，
public PriorityBlockingQueue(int initialCapacity,
Comparator<? super E> comparator) {
if (initialCapacity < 1)
throw new IllegalArgumentException();
this.lock = new ReentrantLock();
this.notEmpty = lock.newCondition();
this.comparator = comparator;
this.queue = new Object[initialCapacity]; // allocationSpinLock，q
}
public PriorityBlockingQueue(Collection<? extends E> c) {
this.lock = new ReentrantLock();
this.notEmpty = lock.newCondition();
boolean heapify = true; // true if not known to be in heap order
boolean screen = true; // true if must screen for nulls
if (c instanceof SortedSet<?>) {// ，
SortedSet<? extends E> ss = (SortedSet<? extends E>) c;
this.comparator = (Comparator<? super E>) ss.comparator();
heapify = false;//
}// PriorityBlockingQueue ，
else if (c instanceof PriorityBlockingQueue<?>) {
PriorityBlockingQueue<? extends E> pq =
(PriorityBlockingQueue<? extends E>) c;
this.comparator = (Comparator<? super E>) pq.comparator();
screen = false;
if (pq.getClass() == PriorityBlockingQueue.class) // exact match
heapify = false;//
}
Object[] a = c.toArray();
int n = a.length;
// If c.toArray incorrectly doesn't return Object[], copy it.
if (a.getClass() != Object[].class)
a = Arrays.copyOf(a, n, Object[].class);
if (screen && (n == 1 || this.comparator != null)) {
for (int i = 0; i < n; ++i)
if (a[i] == null)
throw new NullPointerException();
}
this.queue = a;
this.size = n;
if (heapify)
heapify();//
}
private void removeAt(int i) {
Object[] array = queue;
int n = size - 1;
if (n == i) // removed last element
array[i] = null;
else {
E moved = (E) array[n];
array[n] = null;
Comparator<? super E> cmp = comparator;
if (cmp == null)
siftDownComparable(i, moved, array, n);
else
siftDownUsingComparator(i, moved, array, n, cmp);
if (array[i] == moved) {
if (cmp == null)
siftUpComparable(i, moved, array);
else
siftUpUsingComparator(i, moved, array, cmp);
}
}
size = n;
}
private static <T> void siftDownComparable(int k, T x, Object[] array,
int n) {// x k
if (n > 0) {
Comparable<? super T> key = (Comparable<? super T>)x;
int half = n >>> 1; // loop while a non-leaf
while (k < half) {
int child = (k << 1) + 1; // assume left child is least
Object c = array[child];
int right = child + 1;
if (right < n &&
((Comparable<? super T>) c).compareTo((T) array[right]) > 0)
c = array[child = right];
if (key.compareTo((T) c) <= 0)// ，
break;
array[k] = c;
k = child;
}
array[k] = key;
}
}
private static <T> void siftUpComparable(int k, T x, Object[] array) {// x k
Comparable<? super T> key = (Comparable<? super T>) x;
while (k > 0) {
int parent = (k - 1) >>> 1;
Object e = array[parent];
if (key.compareTo((T) e) >= 0)// ，
break;
array[k] = e;
k = parent;
}
array[k] = key;
}
public boolean offer(E e) {
if (e == null)// null， NullPointerException
throw new NullPointerException();
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
int n, cap;
Object[] array;
while ((n = size) >= (cap = (array = queue).length))
tryGrow(array, cap);
try {
Comparator<? super E> cmp = comparator;
if (cmp == null)
siftUpComparable(n, e, array);// size
else
siftUpUsingComparator(n, e, array, cmp);
size = n + 1;
notEmpty.signal();//
} finally {
lock.unlock();
}
return true;
}
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
E result;
try {
while ( (result = dequeue()) == null)
notEmpty.await();
} finally {
lock.unlock();
}
return result;
}
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
E result;
try {
while ( (result = dequeue()) == null && nanos > 0)
nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
} finally {
lock.unlock();
}
return result;
}
public E peek() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
return (size == 0) ? null : (E) queue[0];
} finally {
lock.unlock();
}
}
public int size() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
return size;
} finally {
lock.unlock();
}
}
private int indexOf(Object o) {
if (o != null) {
Object[] array = queue;
int n = size;
for (int i = 0; i < n; i++)
if (o.equals(array[i]))
return i;
}
return -1;
}
public boolean remove(Object o) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
int i = indexOf(o);
if (i == -1)
return false;
removeAt(i);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
public boolean contains(Object o) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
return indexOf(o) != -1;
} finally {
lock.unlock();
}
}
private E dequeue() {
int n = size - 1;
if (n < 0)
return null;
else {
Object[] array = queue;
E 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;
}
}
private void heapify() {
Object[] array = queue;
int n = size;
int half = (n >>> 1) - 1;
Comparator<? super E> cmp = comparator;
if (cmp == null) {
for (int i = half; i >= 0; i--)
siftDownComparable(i, (E) array[i], array, n);//
}
else {
for (int i = half; i >= 0; i--)
siftDownUsingComparator(i, (E) array[i], array, n, cmp);
}
}
public void clear() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] array = queue;
int n = size;
size = 0;
for (int i = 0; i < n; i++)
array[i] = null;
} finally {
lock.unlock();
}
public int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements) {//
if (c == null)
throw new NullPointerException();
if (c == this)
throw new IllegalArgumentException();
if (maxElements <= 0)
return 0;
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
int n = Math.min(size, maxElements);
for (int i = 0; i < n; i++) {// ， ；
c.add((E) queue[0]); // In this order, in case add() throws.
dequeue();
}
return n;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
lock.lock();
try {
// avoid zero capacity argument
q = new PriorityQueue<E>(Math.max(size, 1), comparator);
q.addAll(this);
s.defaultWriteObject();
} finally {
q = null;
lock.unlock();
}
}
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
try {
s.defaultReadObject();
int sz = q.size();
SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, sz);
this.queue = new Object[sz];
comparator = q.comparator();
addAll(q);
} finally {
q = null;
}
}
拡張しないと正常にロックを取って元素を入れます。
拡張時にロックが解除されました。取ったスレッドがロックを取ったら取り外しができます。offerのスレッドがロックを取ったら放してもいいです。他のスレッドはこの方法に入れてもいいです。他のスレッドはロックを入れる方法もあります。ロックを解除してallocationSpinlockロックをかけました。