LinkedBlockingQueue简介

1、LinkedBlockingQueue底层数据结构基于单链表实现,与ArrayBlockingQueue不同。
2、既可以在初始构造时就指定队列的容量,也可以不指定,如果不指定,那么它的容量大小默认为Integer.MAX_VALUE。
3、区别于ArrayBlockingQueue的全局锁,LinkedBlockingQueue维护了两把锁——takeLock和putLock。
takeLock用于控制出队的并发,putLock用于入队的并发。同一时刻,只能有一个线程能执行入队或者出队操作,但是,入队和出队之间可以并发执行,即同一时刻,可以同时有一个线程进行入队,另一个线程进行出队,这样就可以提升吞吐量。

LinkedBlockingQueue构造

LinkedBlockingQueue使用了一个原子变量AtomicInteger记录队列中元素的个数,以保证入队/出队并发修改元素时的数据一致性

public class LinkedBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable { /** * 队列容量. * 如果不指定, 则为Integer.MAX_VALUE */ private final int capacity; /** * 队列中的元素个数,原子类时间并发 */ private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(); /** * 队首指针. * head.item == null */ transient Node<E> head; /** * 队尾指针. * last.next == null */ private transient Node<E> last; /** * 出队锁 */ private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock(); /** * 队列空时,出队线程在该条件队列等待 */ private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition(); /** * 入队锁 */ private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock(); /** * 队列满时,入队线程在该条件队列等待 */ private final Condition notFull = putLock.newCondition(); /** * 链表结点定义 */ static class Node<E> { E item; Node<E> next; // 后驱指针 Node(E x) { item = x; } }}主要方法:1、插入元素-put

/** * 在队尾插入指定的元素. * 如果队列已满,则阻塞线程. */public void put(E e) throws InterruptedException { if (e == null) throw new NullPointerException(); int c = -1; Node<E> node = new Node<E>(e); final ReentrantLock putLock = this.putLock; final AtomicInteger count = this.count; putLock.lockInterruptibly(); // 获取“入队锁” try { while (count.get() == capacity) { // 队列已满, 则线程在notFull上等待 notFull.await(); } enqueue(node); // 将新结点链接到“队尾” /** * c+1 表示的元素个数. * 如果,则唤醒一个“入队线程” */ c = count.getAndIncrement(); // c表示入队前的队列元素个数 if (c + 1 < capacity) // 入队后队列未满, 则唤醒一个“入队线程” notFull.signal(); } finally { putLock.unlock(); } if (c == 0) // 队列初始为空, 则唤醒一个“出队线程” signalNotEmpty();}

注意点:
1、每入队一个元素后,如果队列还没满,则需要唤醒其它可能正在等待的“入队线程”
2、每入队一个元素,都要判断下队列是否空了,如果空了,说明可能存在正在等待的“出队线程”,后面来的出队线程也会进行无用的等待,所以需要唤醒它,提升性能。
3、入队元素后,避免直接尝试唤醒出队线程,否则会要求去拿出队锁,这样持有锁A的同时,再去尝试获取锁B,很可能引起死锁

2、删除元素-take

/** * 从队首出队一个元素 */public E take() throws InterruptedException { E x; int c = -1; final AtomicInteger count = this.count; final ReentrantLock takeLock = this.takeLock; // 获取“出队锁” takeLock.lockInterruptibly(); try { while (count.get() == 0) { // 队列为空, 则阻塞线程 notEmpty.await(); } x = dequeue(); c = count.getAndDecrement(); // c表示出队前的元素个数 if (c > 1) // 出队前队列非空, 则唤醒一个出队线程 notEmpty.signal(); } finally { takeLock.unlock(); } if (c == capacity) // 队列初始为满,则唤醒一个入队线程 signalNotFull(); return x;}/** * 队首出队一个元素. */private E dequeue() { Node<E> h = head; Node<E> first = h.next; h.next = h; // help GC head = first; E x = first.item; first.item = null; return x;}

注意点:
1、每出队一个元素前,如果队列非空,则需要唤醒其它可能正在等待的“出队线程”
2、每出队一个元素,都要判断下队列是否满,如果是满的,说明可能存在正在等待的“入队线程”,需要唤醒它

总结:

1、队列大小不同。ArrayBlockingQueue初始构造时必须指定大小,而LinkedBlockingQueue构造时既可以指定大小,也可以不指定(默认为Integer.MAX_VALUE);
2、底层数据结构不同。ArrayBlockingQueue底层采用数组作为数据存储容器,而LinkedBlockingQueue底层采用单链表作为数据存储容器;
3、两者的加锁机制不同。ArrayBlockingQueue使用一把全局锁,即入队和出队使用同一个ReentrantLock锁;而LinkedBlockingQueue进行了锁分离,入队使用一个ReentrantLock锁(putLock),出队使用另一个ReentrantLock锁(takeLock);
4、LinkedBlockingQueue不能指定公平/非公平策略(默认都是非公平),而ArrayBlockingQueue可以指定策略。