介紹
LinkedBlockingQueue是java併發包下一個以單鏈表實現的阻塞隊列，它是線程安全的，至於它是不是有界的，請看下面的分析。
源碼分析
主要屬性
// 容量
private final int capacity;
// 元素數量
private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();
// 鏈表頭
transient Node<E> head;
// 鏈表尾
private transient Node<E> last;
// take鎖
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
// notEmpty條件
// 當隊列無元素時，take鎖會阻塞在notEmpty條件上，等待其它線程喚醒
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();
// 放鎖
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
// notFull條件
// 當隊列滿了時，put鎖會會阻塞在notFull上，等待其它線程喚醒
private final Condition notFull = putLock.newCondition();
- capacity，有容量，可以理解爲LinkedBlockingQueue是有界隊列
- head, last，鏈表頭、鏈表尾指針
- takeLock，notEmpty，take鎖及其對應的條件
- putLock, notFull，put鎖及其對應的條件
- 入隊、出隊使用兩個不同的鎖控制，鎖分離，提高效率
內部類
典型的單鏈表結構。
static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node(E x) { item = x; }
}主要構造方法
public LinkedBlockingQueue() {
// 如果沒傳容量，就使用最大int值初始化其容量
this(Integer.MAX_VALUE);
}
public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
this.capacity = capacity;
// 初始化head和last指針爲空值節點
last = head = new Node<E>(null);
}
入隊
入隊同樣有四個方法，我們這裏只分析最重要的一個，put(E e)方法：
public void put(E e) throws InterruptedException {
// 不允許null元素
if (e == null) throw new NullPointerException();
int c = -1;
// 新建一個節點
Node<E> node = new Node<E>(e);
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
final AtomicInteger count = this.count;
// 使用put鎖加鎖
putLock.lockInterruptibly();
try {
// 如果隊列滿了，就阻塞在notFull條件上
// 等待被其它線程喚醒
while (count.get() == capacity) {
notFull.await();
}
// 隊列不滿了，就入隊
enqueue(node);
// 隊列長度加1
c = count.getAndIncrement();
// 如果現隊列長度如果小於容量
// 就再喚醒一個阻塞在notFull條件上的線程
// 這裏爲啥要喚醒一下呢？
// 因爲可能有很多線程阻塞在notFull這個條件上的
// 而取元素時只有取之前隊列是滿的纔會喚醒notFull
// 爲什麼隊列滿的才喚醒notFull呢？
// 因爲喚醒是需要加putLock的，這是爲了減少鎖的次數
// 所以，這裏索性在放完元素就檢測一下，未滿就喚醒其它notFull上的線程
// 說白了，這也是鎖分離帶來的代價
if (c + 1 < capacity)
notFull.signal();
} finally {
// 釋放鎖
putLock.unlock();
}
// 如果原隊列長度爲0，現在加了一個元素後立即喚醒notEmpty條件
if (c == 0)
signalNotEmpty();
}
private void enqueue(Node<E> node) {
// 直接加到last後面
last = last.next = node;
}
private void signalNotEmpty() {
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
// 加take鎖
takeLock.lock();
try {
// 喚醒notEmpty條件
notEmpty.signal();
} finally {
// 解鎖
takeLock.unlock();
}
}- 使用putLock加鎖；
- 如果隊列滿了就阻塞在notFull條件上；
- 否則就入隊；
- 如果入隊後元素數量小於容量，喚醒其它阻塞在notFull條件上的線程；
- 釋放鎖；
- 如果放元素之前隊列長度爲0，就喚醒notEmpty條件；
出隊
出隊同樣也有四個方法，我們這裏只分析最重要的那一個，take()方法：
public E take() throws InterruptedException {
E x;
int c = -1;
final AtomicInteger count = this.count;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
// 使用takeLock加鎖
takeLock.lockInterruptibly();
try {
// 如果隊列無元素，則阻塞在notEmpty條件上
while (count.get() == 0) {
notEmpty.await();
}
// 否則，出隊
x = dequeue();
// 獲取出隊前隊列的長度
c = count.getAndDecrement();
// 如果取之前隊列長度大於1，則喚醒notEmpty
if (c > 1)
notEmpty.signal();
} finally {
// 釋放鎖
takeLock.unlock();
}
// 如果取之前隊列長度等於容量
// 則喚醒notFull
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}
private E dequeue() {
// head節點本身是不存儲任何元素的
// 這裏把head刪除，並把head下一個節點作爲新的值
// 並把其值置空，返回原來的值
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;
}
private void signalNotFull() {
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
putLock.lock();
try {
// 喚醒notFull
notFull.signal();
} finally {
putLock.unlock();
}
}
- 使用takeLock加鎖；
- 如果隊列空了就阻塞在notEmpty條件上；
- 否則就出隊；
- 如果出隊前元素數量大於1，喚醒其它阻塞在notEmpty條件上的線程；
- 釋放鎖；
- 如果取元素之前隊列長度等於容量，就喚醒notFull條件；
總結
- LinkedBlockingQueue採用單鏈表的形式實現；
- LinkedBlockingQueue採用兩把鎖的鎖分離技術實現入隊出隊互不阻塞；
- LinkedBlockingQueue是有界隊列，不傳入容量時默認爲最大int值；
LinkedBlockingQueue與ArrayBlockingQueue對比？
- 後者入隊出隊採用一把鎖，導致入隊出隊相互阻塞，效率低下；
- 前才入隊出隊採用兩把鎖，入隊出隊互不干擾，效率較高；
- 二者都是有界隊列，如果長度相等且出隊速度跟不上入隊速度，都會導致大量線程阻塞；
- 前者如果初始化不傳入初始容量，則使用最大int值，如果出隊速度跟不上入隊速度，會導致隊列特別長，佔用大量內存；