ArrayBlockingQueue底層是用數(shù)組實現(xiàn)的有界(即大小固定)的FIFO隊列，其中利用兩個字段，將該數(shù)組構(gòu)造成了環(huán)形數(shù)組。ArrayBlockingQueue體現(xiàn)了生產(chǎn)者-消費者模型，通過ReentrantLock和Condition實現(xiàn)了資源的互斥訪問和線程間的通信，保證了線程安全。

1. ArrayBlockingQueue繼承關(guān)系圖

2. ArrayBlockingQueue源碼分析

2.1 字段

    // 這4個字段無需被volatile修飾，因為鎖可以保證它們的可見性
    // 底層數(shù)組
    final Object[] items;
    // 利用takeIndex和putIndex將數(shù)組構(gòu)造成了環(huán)形數(shù)組
    // takeIndex表示下次take、poll、peek、remove時元素的索引
    // (即環(huán)形數(shù)組中第一個元素的索引)
    int takeIndex;
    // putIndex表示下次put、offer、add時元素的索引
    // (即環(huán)形數(shù)組中最后一個元素下一個位置的索引)
    int putIndex;
    // 隊列中元素的個數(shù)
    int count;
    // 鎖
    final ReentrantLock lock;
    // 出隊、入隊時要用的兩個Condition(經(jīng)典雙條件算法)
    private final Condition notEmpty;
    private final Condition notFull;

2.2 三個構(gòu)造方法

（1）ArrayBlockingQueue(int,boolean)

    public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
        // 檢查容量
        if (capacity <= 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        // 創(chuàng)建指定大小的數(shù)組
        this.items = new Object[capacity];
        // fair為true，表示創(chuàng)建公平鎖，為false，表示創(chuàng)建非公平鎖
        // 公平性通常會降低吞吐量，但可以避免饑餓
        lock = new ReentrantLock(fair);
        // 創(chuàng)建基于ReentrantLock的兩個Condition
        notEmpty = lock.newCondition();
        notFull =  lock.newCondition();
    }

（2）ArrayBlockingQueue(int)

    public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
        // 調(diào)用ArrayBlockingQueue(int,boolean)
        // 第二個參數(shù)為false，表示使用非公平鎖
        this(capacity, false);
    }   

（3）ArrayBlockingQueue(int,boolean,Collection)

    public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair,
                              Collection<? extends E> c) {
        // 調(diào)用ArrayBlockingQueue(int,boolean)初始化各個字段                       
        this(capacity, fair);
        // 不會出現(xiàn)多個線程同時構(gòu)造一個ArrayBlockingQueue
        // 對象，所以這里加鎖是為了保證可見性，而不是互斥性
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock(); 
        try {
            int i = 0;
            try {
                // 將c中元素添加到items中
                for (E e : c) {
                    checkNotNull(e); // e不能為null
                    items[i++] = e;
                }
            // 若c中元素個數(shù)超過items的大小，拋出越界異常 
            } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new IllegalArgumentException();
            }
            count = i; // 初始化count
            // 更新putIndex，takeIndex默認(rèn)為0
            // 注意putIndex是環(huán)形數(shù)組中最后一個元素下一個位置
            // 的索引，takeIndex是環(huán)形數(shù)組中第一個元素的索引
            putIndex = (i == capacity) ? 0 : i;
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }

2.3 輔助方法

（1）enqueue

    // 入隊
    private void enqueue(E x) {
        final Object[] items = this.items;
        // 將x存至putIndex處
        items[putIndex] = x;
        // 檢查、維護(hù)環(huán)形數(shù)組
        if (++putIndex == items.length)
            putIndex = 0;
        // 更新count
        count++;
        // 喚醒一個通過notEmpty.await或notEmpty.awaitNanos阻塞著的消費者線程
        // 其實調(diào)用notEmpty.signal后只是將該消費者線程對應(yīng)的節(jié)點從notEmpty
        // 中維護(hù)的條件隊列轉(zhuǎn)移到了ReentrantLock維護(hù)的同步隊列中，當(dāng)某個線
        // 程釋放鎖且喚醒的是該消費者線程時，該消費者線程才算被真正喚醒
        notEmpty.signal();
    }   

（2）dequeue

    // 出隊
    private E dequeue() {
        final Object[] items = this.items;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        // 從takeIndex處取出元素
        E x = (E) items[takeIndex];
        items[takeIndex] = null;
        // 檢查、維護(hù)環(huán)形數(shù)組
        if (++takeIndex == items.length)
            takeIndex = 0;
        count--; // 更新count
        // itrs相關(guān)(略)
        // 喚醒一個通過notFull.await或notFull.awaitNanos阻塞著的生產(chǎn)者線程
        notFull.signal();
        return x;
    }

2.4 添加元素

（1）put-無限期阻塞版

    public void put(E e) throws InterruptedException {
        checkNotNull(e); // e不能為null
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly(); // 會處理中斷的鎖
        try {
            //ArrayBlockingQueue的put、take等方法中用while的原因(通過兩個例子進(jìn)行說明)：
            //  例1：非公平鎖、隊列容量為2時的情形：
            //    假設(shè)有三個線程thread0、thread1、thread2，初始時，thread0調(diào)用了兩次put添加了
            //    兩個元素，之后thread1獲取到鎖調(diào)用put后會阻塞(因為隊列已滿)，之后thread2獲取
            //    到鎖，調(diào)用了take取出一個元素并調(diào)用了notFull.signal后釋放鎖，之后thread0先獲
            //    取到鎖調(diào)用了一次put后釋放鎖，之后thread1才獲取到鎖，此時隊列仍是滿的(while
            //    中的條件再次成立)，因此thread1會繼續(xù)阻塞，所以必須得用while
            //  例2：公平鎖、隊列容量為2時的情形：
            //    將上面用非公平鎖的例子改為：thread0第三次put時，thread2還未釋放鎖且還未調(diào)用
            //    notFull.signal，之后thread0對應(yīng)的Node先加入同步隊列，之后thread2調(diào)用notFull.signal
            //    將thread1對應(yīng)的Node加入到同步隊列，之后thread2釋放鎖，先喚醒thread0，被喚醒
            //    的thread0添加完元素后釋放鎖，喚醒thread1，此時隊列仍然是滿的，while中的條件
            //    再次成立，因此thread1會繼續(xù)阻塞，所以必須得用while
            // 隊列已滿，無法放入新元素
            while (count == items.length)
                // 阻塞等待被其他消費者線程喚醒
                notFull.await();
            // 入隊
            enqueue(e);
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }

（2）add-拋異常版

    public boolean add(E e) {
        // 調(diào)用AbstractQueue.add
        return super.add(e);
    }   
    // AbstractQueue.add
    public boolean add(E e) {
        // offer返回true，表示(隊列未滿)添加成功，
        // 返回false，表示(隊列已滿)添加失敗
        if (offer(e))
            return true;
        else // 添加失敗，拋出異常
            throw new IllegalStateException("Queue full");
    }

（3）offer(E)-非阻塞版

    public boolean offer(E e) {
        checkNotNull(e); // e不能為null
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            // 隊列已滿，直接返回false
            if (count == items.length)
                return false;
            else { // 隊列未滿
                // 入隊
                enqueue(e);
                // 入隊成功，返回true
                return true;
            }
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }

（4）offer(E,long,TimeUnit)-限期阻塞版

    // timeout是時長，TimeUnit是時間單位
    public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        checkNotNull(e); // e不能為null
        // 轉(zhuǎn)化為納秒
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            // 隊列已滿
            while (count == items.length) {
                // 第二次到這里說明while中的條件仍不成立，隊列
                // 仍然是滿的，已經(jīng)達(dá)到阻塞時長，直接返回false
                if (nanos <= 0)
                    return false;
                // 阻塞指定時長這種情況下if中的條件會不成立
                // (也可能被notFull.signal提前喚醒，這種情況下while中的條件會不成立)
                // awaitNanos返回的是(粗略計算)：
                //   (阻塞前的系統(tǒng)時間+nanos)-阻塞結(jié)束后的系統(tǒng)時間
                nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
            }
            // 入隊
            enqueue(e);
            // 入隊成功，返回true
            return true;
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }

2.5 獲取(刪除)元素

（1）take-無限期阻塞版

    public E take() throws InterruptedException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            // 隊列為空
            while (count == 0)
                // 阻塞等待被其他消生產(chǎn)者線程喚醒 
                notEmpty.await();
            // 出隊   
            return dequeue();
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }

（2）poll()-非阻塞版

    public E poll() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            // 隊列為空直接返回null
            return (count == 0) ? null : dequeue();
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }

（3）poll(long,TimeUnit)-限期阻塞版

    public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        // 轉(zhuǎn)化為納秒
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            // 與offer(E,long,TimeUnit)是相對的
            // 隊列為空
            while (count == 0) {
                if (nanos <= 0)
                    return null;
                // 阻塞指定時長或被notEmpty.signal提前喚醒
                nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
            }
            // 出隊
            return dequeue();
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }

（4）remove-刪除指定元素

    // 注意take、poll()、poll(long,TimeUnit)的返回值類型都是E，外部可接收從隊列中
    // 移除的元素，而remove則是直接刪除隊列中第一個滿足o.equals(items[i])的元素
    public boolean remove(Object o) {
        // o為null直接返回false，因為隊列中允許存在為null的元素
        if (o == null) return false;
        final Object[] items = this.items;
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            // 因為用的do-while，所以這里必須先判斷count是否大于0
            if (count > 0) {
                final int putIndex = this.putIndex;
                int i = takeIndex; 
                // 強調(diào)：putIndex是環(huán)形數(shù)組最后一個元素后一個位置的索引
                // 刪除takeIndex到putIndex-1之間第一個滿足o.equals(items[i])的元素
                do {
                    if (o.equals(items[i])) {
                        // 刪除i處的元素，并將i+1到putIndex-1之間的所有元素向前移動
                        removeAt(i);
                        // 已經(jīng)將一個滿足的移除，返回true
                        return true;
                    }
                    // 檢查、維護(hù)環(huán)形數(shù)組
                    if (++i == items.length)
                        i = 0;
                } while (i != putIndex);
            }
            // 不存在滿足o.equals(items[i])的元素，返回false
            return false;
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }
    void removeAt(final int removeIndex) {
        final Object[] items = this.items;
        // 這里算是一個小優(yōu)化：
        //   當(dāng)removeIndex是takeIndex時，僅將takeIndex加1，否則在else
        //   中移動putIndex，將removeIndex ~ putIndex的所有元素向前移動
        if (removeIndex == takeIndex) {
            items[takeIndex] = null;
            // 檢查、維護(hù)環(huán)形數(shù)組 
            if (++takeIndex == items.length)
                takeIndex = 0;
            count--;
            // itrs相關(guān)(略)
        } else {
            final int putIndex = this.putIndex;
            // i初始值為removeIndex
            for (int i = removeIndex;;) {
                int next = i + 1;
                // 檢查、維護(hù)環(huán)形數(shù)組 
                if (next == items.length)
                    next = 0;
                // next不為putIndex
                if (next != putIndex) {
                    items[i] = items[next];
                    // 用next更新i
                    // 因為是環(huán)形數(shù)組，所有不能直接i++
                    i = next; 
                } else { 
                    items[i] = null;
                    // 因為是環(huán)形數(shù)組，所有不能直接this.putIndex++
                    this.putIndex = i;
                    break; // 移動完畢，跳出循環(huán)
                }
            }
            count--;
            // itrs相關(guān)(略)
        }
        // 喚醒一個通過notFull.await或notFull.awaitNanos阻塞著的生產(chǎn)者線程
        notFull.signal();
    }

2.6 查看元素

    public E peek() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            // 返回item[takeIndex]
            // 當(dāng)隊列為空時，item[takeIndex]為null
            return itemAt(takeIndex); // null when queue is empty
        } finally {
            // 解鎖
            lock.unlock();
        }
    }
    final E itemAt(int i) {
        return (E) items[i];
    }