转载

LinkedBlockingQueue是干什么的？

LinkedBlockingQueue是一个单向链表实现的阻塞队列。该队列按 FIFO（先进先出）排序元素，新元素插入到队列的尾部，并且队列获取操作会获得位于队列头部的元素。链接队列的吞吐量通常要高于基于数组的队列，但是在大多数并发应用程序中，其可预知的性能要低。

此外，LinkedBlockingQueue还是可选容量的(防止过度膨胀)，即可以指定队列的容量。如果不指定，默认容量大小等于Integer.MAX_VALUE。

LinkedBlockingQueue原理和数据结构

LinkedBlockingQueue的数据结构，如下图所示：

16947426333974

说明：

LinkedBlockingQueue继承于AbstractQueue，它本质上是一个FIFO(先进先出)的队列。
LinkedBlockingQueue实现了BlockingQueue接口，它支持多线程并发。当多线程竞争同一个资源时，某线程获取到该资源之后，其它线程需要阻塞等待。
LinkedBlockingQueue是通过单链表实现的。

(01)head是链表的表头。取出数据时，都是从表头head处插入。
(02)last是链表的表尾。新增数据时，都是从表尾last处插入。
(03)count是链表的实际大小，即当前链表中包含的节点个数。
(04)capacity是列表的容量，它是在创建链表时指定的。
(05)putLock是插入锁，takeLock是取出锁；notEmpty是“非空条件”，notFull是“未满条件”。通过它们对链表进行并发控制。

LinkedBlockingQueue在实现“多线程对竞争资源的互斥访问”时，对于“插入”和“取出(删除)”操作分别使用了不同的锁。对于插入操作，通过“插入锁putLock”进行同步；对于取出操作，通过“取出锁takeLock”进行同步。

此外，插入锁putLock和“非满条件notFull”相关联，取出锁takeLock和“非空条件notEmpty”相关联。通过notFull和notEmpty更细腻的控制锁。

-- 若某线程(线程A)要取出数据时，队列正好为空，则该线程会执行notEmpty.await()进行等待（notEmpty不为空时取出）；当其它某个线程(线程B)向队列中插入了数据之后，会调用notEmpty.signal()唤醒“notEmpty上的等待线程”。此时，线程A会被唤醒从而得以继续运行。此外，线程A在执行取操作前，会获取takeLock，在取操作执行完毕再释放takeLock。

-- 若某线程(线程H)要插入数据时，队列已满，则该线程会它执行notFull.await()进行等待（notFull不满时插入）；当其它某个线程(线程I)取出数据之后，会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。此时，线程H就会被唤醒从而得以继续运行。此外，线程H在执行插入操作前，会获取putLock，在插入操作执行完毕才释放putLock。

源码分析：

1，添加

下面以offer(E e)为例，对LinkedBlockingQueue的添加方法进行说明。

publicboolean offer(E e) {
    if(e ==null)thrownew NullPointerException();
    // 如果“队列已满”，则返回false，表示插入失败。finalAtomicInteger count =this.count;
    if(count.get() == capacity)
        returnfalse;
    intc = -1;
    // 新建“节点e”Node node =new Node(e);
    finalReentrantLock putLock =this.putLock;
    // 获取“插入锁putLock”    putLock.lock();
    try {
        // 再次对“队列是不是满”的进行判断。
        // 若“队列未满”，则插入节点。if(count.get() < capacity) {// 插入节点            enqueue(node);
            // 将“当前节点数量”+1，并返回“原始的数量”c = count.getAndIncrement();
            // 如果在插入元素之后，队列仍然未满，则唤醒notFull上的等待线程。if(c + 1 < capacity)                notFull.signal();        }    }finally {
        // 释放“插入锁putLock”        putLock.unlock();
    }
    // 如果在插入节点前，队列为空；则插入节点后，唤醒notEmpty上的等待线程if(c == 0)
        signalNotEmpty();
    returnc >= 0;
}

说明：offer()的作用很简单，就是将元素E添加到队列的末尾。插入的同时唤醒生产者（offer）和消费者（take）

enqueue()的源码如下：

privatevoidenqueue(Node node) {
    // assert putLock.isHeldByCurrentThread();
    // assert last.next == null;last = last.next = node;
}

enqueue()的作用是将node添加到队列末尾，并设置node为新的尾节点！

signalNotEmpty()的源码如下：

privatevoid signalNotEmpty() {
    finalReentrantLock takeLock =this.takeLock;
    takeLock.lock();
    try {
        notEmpty.signal();
    } finally {
        takeLock.unlock();
    }
}

signalNotEmpty()的作用是唤醒notEmpty上的等待线程。

注意点：只有当队列未满情况下才唤醒插入线程

只有当插入之前队列为空的情况下才唤醒取出线程

2，取出

下面以take()为例，对LinkedBlockingQueue的取出方法进行说明。

publicE take()throws InterruptedException {
    E x;
    intc = -1;
    finalAtomicInteger count =this.count;
    finalReentrantLock takeLock =this.takeLock;
    // 获取“取出锁”，若当前线程是中断状态，则抛出InterruptedException异常    takeLock.lockInterruptibly();
    try {
        // 若“队列为空”，则一直等待。while(count.get() == 0) {
            notEmpty.await();
        }
        // 取出元素x = dequeue();
        // 取出元素之后，将“节点数量”-1；并返回“原始的节点数量”。c = count.getAndDecrement();
        if(c > 1)
            notEmpty.signal();
    } finally {
        // 释放“取出锁”        takeLock.unlock();
    }
    // 如果在“取出元素之前”，队列是满的；则在取出元素之后，唤醒notFull上的等待线程。if(c == capacity)
        signalNotFull();
    return x;
}

说明：take()的作用是取出并返回队列的头。若队列为空，则一直等待。取出的同时唤醒消费者（take）和生产者（offer）

注意：当队列为空则自旋等待

dequeue()的源码如下：

private E dequeue() {
    // assert takeLock.isHeldByCurrentThread();
    // assert head.item == null;Node h = head;
    Nodefirst = h.next;
    h.next = h;// help GChead = first;
    E x = first.item;
    first.item =null;
    return x;
}

dequeue()的作用就是删除队列的头节点，并将表头指向“原头节点的下一个节点”。

signalNotFull()的源码如下：

privatevoid signalNotFull() {
    finalReentrantLock putLock =this.putLock;
    putLock.lock();
    try {
        notFull.signal();
    } finally {
        putLock.unlock();
    }
}