LinkedBlockingQueue和 ConcurrentLinkedQueue 是 Java 高并发场景中最常使用的队列。尽管这两个队列经常被用作并发场景的数据结构,但它们之间仍有细微的特征和行为差异。
在这篇文章中,我将和大家一起探讨这两者之间的异同点。欢迎大家在留言讨论~
首先 LinkedBlockingQueue 是一个 “可选且有界” 的阻塞队列实现,你可以根据需要指定队列的大小。
接下来,我将创建一个 LinkedBlockingQueue ,它最多可以包含100个元素:
BlockingQueue<Integer> boundedQueue = new LinkedBlockingQueue<>(100);
当然,我们也可以通过不指定大小,来创建一个无界的 LinkedBlockingQueue :
BlockingQueue<Integer> unboundedQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
无界队列表示在创建时未指定队列的大小。因此,队列可以随着元素的添加而动态增长。但是,如果没有剩余内存,则队列将抛出 java.lang.OutOfMemory 错误。
我们还可以从现有的集合来创建 LinkedBlockingQueue :
Collection<Integer> listOfNumbers = Arrays.asList(1,2,3,4,5); BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(listOfNumbers);
LinkedBlockingQueue 实现了 BlockingQueue 接口,该接口为它提供了阻塞性质 。
阻塞队列表示如果访问线程已满(当队列有界时)或变为空,则队列将阻塞该线程。如果队列已满,则添加新元素将阻塞访问线程,除非新元素有可用空间。类似地,如果队列为空,则访问元素会阻塞调用线程:
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1); LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(); executorService.submit(() -> { try { queue.take(); } catch (InterruptedException e) { // exception handling } });
在上面的代码片段中,我们正在访问一个空队列。因此, take() 方法阻塞调用线程。
LinkedBlockingQueue 的阻塞特性与一些开销相关。这个代价是因为每个 put 或 take 操作在生产者线程或使用者线程之间都是锁争用的。因此,在许多生产者和消费者的情况下, put 和take 动作可能会慢一些。
首先声明, ConcurrentLinkedQueue 是一个无边界、线程安全且无阻塞的队列
创建一个空的 ConcurrentLinkedQueue :
ConcurrentLinkedQueue queue = new ConcurrentLinkedQueue();
同上面一样,我们也可以从现有集合创建 ConcurrentLinkedQueue :
Collection<Integer> listOfNumbers = Arrays.asList(1,2,3,4,5); ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>(listOfNumbers);
不同于 LinkedBlockingQueue , ConcurrentLinkedQueue 是非阻塞的队列。因此,即使队列为空(empty),它也不会阻塞线程。相反,它会返回 空 (null) 。虽然它是无界的,但如果没有额外的内存来添加新元素,它依旧会抛出 java.lang.OutOfMemory 错误。
除了非阻塞之外, ConcurrentLinkedQueue 还有其他特性。
在任何生产者-消费者场景中,消费者都不会满足于生产者;但是,多个生产者将相互竞争:
int element = 1; ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2); ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>(); Runnable offerTask = () -> queue.offer(element); Callable<Integer> pollTask = () -> { while (queue.peek() != null) { return queue.poll().intValue(); } return null; }; executorService.submit(offerTask); Future<Integer> returnedElement = executorService.submit(pollTask); assertThat(returnedElement.get().intValue(), is(equalTo(element)));
第一个任务 offerTask 向队列中添加元素,第二个任务 pollTask 从队列中检索元素。 pollTask 首先检查队列中的元素,因为 ConcurrentLinkedQueue 是非阻塞的,并且可以返回 null 值 。
LinkedBlockingQueue 和 ConcurrentLinkedQueue 都是队列实现,并具有一些共同特征。让我们讨论一下这两个队列的相似之处:
尽管这两种队列都有某些相似之处,但也有一些实质性的特征差异:
特性 | LinkedBlockingQueue | ConcurrentLinkedQueue |
---|---|---|
阻塞性 | 阻塞队列,并实现 blocking queue 接口 | 非阻塞队列,不实现 blocking queue 接口 |
队列大小 | 可选的有界队列,这意味着可以在创建期间定义队列大小 | 无边界队列,并且没有在创建期间指定队列大小的规定 |
锁特性 | 基于锁的队列 | 无锁队列 |
算法 | 锁的实现基于 “双锁队列(two lock queue)” 算法 | 依赖于 Michael&Scott算法来实现无阻塞、无锁队列 |
实现 | 在 双锁队列 算法机制中, LinkedBlockingQueue 使用两种不同的锁, putLock 和 takeLock 。 put/take 操作使用第一个锁类型, take/poll 操作使用另一个锁类型 | 使用CAS( Compare And Swap )进行操作 |
阻塞行为 | 当队列为空时,它会阻塞访问线程 | 当队列为空时返回 null,它不会阻塞访问线程 |
首先,我们分别讨论了这两种队列实现及其一些特性、相似性、以及它们之间的差异。这样的比较,是否让你对这两种队列有了更深刻的印象?