隊列（Queue）是一種先進先出的數據結構，Java中實現了Queue<E>接口的類都具有隊列的功能。我們常用的LinkedList就實現了Queue接口，具有了offer()、poll()等操作。但是，LinkedList是線程不安全的，只使用於單線程操作。如果要實現一個線程安全的隊列，一般有兩種方式：一是使用阻塞算法，給讀寫操作加鎖；二是使用非阻塞算法，通過循環CAS的方式來實現。本篇文章的ConcurrentLinkedQueue就是併發大師Doug Lea設計的一個非阻塞線程安全隊列。
1 ConcurrentLinkedQueue的結構
ConcurrentLinkedQueue的類圖如下：
它由head節點和tail節點組成，每個節點含有下一個節點的引用。默認情況下，head節點存儲儲存的元素爲空，tail節點指向head節點。
2 入隊操作
入隊操作就是將入隊元素包裝成節點，加入隊列的尾部，同時更新尾節點。這裏，與LinkedList不同的地方是：tail節點不一定指向隊列中的最後一個節點！ConcurrentLinkedQueue的tail節點選取規則爲：
1）tail節點爲真正的尾節點，則加入新節點，tail節點指向其前一個節點。
2）tail節點的next節點爲真正的尾節點（1操作後的情況），則加入尾節點，更新tail節點，使其指向真正的尾節點。
通過上面的分析，單線程下入隊操作過程已經十分明確。但是當多線程入隊時，就可能出現插隊的情況。這時尾節點就會發生變化，這時線程要暫停入隊操作，然後重新獲取尾節點。下面看源碼是怎麼實現的：
public boolean offer(E e) {
if (e == null) throw new NullPointerException();
//入隊前，創建一個入隊節點
Node<E> n = new Node</e><e>(e);
retry:
//死循環，入隊不成功反覆入隊。
for (;;) {
//創建一個指向tail節點的引用
Node<E> t = tail;
//p用來表示隊列的尾節點，默認情況下等於tail節點。
Node<E> p = t;
for (int hops = 0; ; hops++) {
//獲得p節點的下一個節點。
Node<E> next = succ(p);
//next節點不爲空，說明p不是尾節點，需要更新p後在將它指向next節點
if (next != null) {
//循環了兩次及其以上，並且當前節點還是不等於尾節點
if (hops > HOPS && t != tail)
continue retry;
p = next;
}
//如果p是尾節點，則設置p節點的next節點爲入隊節點。
else if (p.casNext(null, n)) {
//如果tail節點有大於等於1個next節點，則將入隊節點設置成tair節點，更新失敗了也沒關係，因爲失敗了表示有其他線程成功更新了tair節點。
if (hops >= HOPS)
casTail(t, n); // 更新tail節點，允許失敗
return true;
}
// p有next節點,表示p的next節點是尾節點，則重新設置p節點
else {
p = succ(p);
}
}
}
} 從源碼的角度看，入隊的過程：1）是定位出尾節點，2）是使用CAS算法將入隊節點設置成尾節點的next節點，不成功便重試。
1）定位尾節點
tail節點可能是尾節點，也可能是尾節點的前一個節點。主循環中if (next != null)就是判斷tail是否有next節點。有則表示next節點可能是尾節點，進行p=next操作，直到找到真正的尾節點。
2）設置入隊節點爲尾節點
p.casNext(null, n)方法用於將入隊節點設置爲當前尾節點的next節點。如果p的next節點是null，則說明p是當前隊列的尾節點，如果p的next節點不爲null，說明有其他線程更新了尾節點，則需要重新獲取尾節點。這裏casNext和casTail都使用了CAS原子操作，保證了結果正確。
還有最後一個問題，就是爲什麼tail節點有2個規則，換句話說，插入兩次元素才更新一個tail？因爲更新tail節點需要用到casTail操作，這是CAS原子操作，減少CAS操作，能夠提高入隊效率。這裏在定位尾節點和減少CAS操作中取了一個平衡。
3 出隊操作
同tail節點，head節點爲了減少CAS操作，也採取了類似的規則：
1）head中有元素時，彈出元素，不更新head節點。
2）head中爲空時，彈出next元素，更新head節點爲真正的頭節點。
poll()函數的源碼如下：
public E poll() {
Node</e><e> h = head;
// p表示頭節點，需要出隊的節點
Node</e><e> p = h;
for (int hops = 0;; hops++) {
// 獲取p節點的元素
E item = p.getItem();
// 如果p節點的元素不爲空，使用CAS設置p節點引用的元素爲null,如果成功則返回p節點的元素。
if (item != null && p.casItem(item, null)) {
if (hops >= HOPS) {
//將p節點下一個節點設置成head節點
Node</e><e> q = p.getNext();
updateHead(h, (q != null) ? q : p);
}
return item;
}
// 如果頭節點的元素爲空或頭節點發生了變化，這說明頭節點已經被另外一個線程修改了。那麼獲取p節點的下一個節點
Node</e><e> next = succ(p);
// 如果p的下一個節點也爲空，說明這個隊列已經空了
if (next == null) {
// 更新頭節點。
updateHead(h, p);
break;
}
// 如果下一個元素不爲空，則將頭節點的下一個節點設置成頭節點
p = next;
}
return null;
}先取出頭節點元素，如果不爲空，則通過CAS操作更新。更新失敗則說明已經被另外一個線程修改了，直接獲取p的下一個節點。如果爲空，則更新頭結點。
