LinkedBlockingQueue源码分析(一)

一时失言乱红尘 2022-03-28 10:17 229阅读 0赞

简介：  
LinkedBlockingQueue是一个基于链表结构的阻塞队列；队列元素遵循先进先出的原则（FIFO）；  
新成员被添加到队列的尾部。链表队列比起数组队列（例如ArrayBlockingQueue）来说，一般具有  
更高的吞吐量，但其性能在大多数并发应用程序中，比较难预测（less predictable performance in most concurrent applications）。

一、成员变量  
1、内部类  
`/** * Linked list node class */ static class Node<E> { E item; Node<E> next; Node(E x) { item = x; } }`  
定义了队列的最小存储单元，所以LinkedBlockingQueue底层的存储结构是一个链表。  
2、int capacity  
队列的大小，默认为int最大值。  
3、AtomicInteger count  
当前存储的元素个数。因为这个值是随着对队列的操作不断需要改变的，所以使用了int的线程安全类AtomicInteger。  
4、Node head  
队列的头部节点。  
5、Node last  
队列的尾部节点。  
6、ReentrantLock takeLock 、Condition notEmpty  
两个成员构成一把完整的“读”锁。  
7、ReentrantLock putLock、Condition notFull  
两个成员构成一把完整的“写”锁。  
二、构造函数

public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
            if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
            this.capacity = capacity;
            last = head = new Node<E>(null);
        }

LinkedBlockingQueue有多个构造函数，但其他的构造函数都会首先调用这个构造函数进行初始化（capacity默认会传入int的最大值）。  
LinkedBlockingQueue会初始化一个空节点，然后头部和尾部指针都会指向它。

三、主要方法  
1、put方法

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();
    			try {
    				while (count.get() == capacity) {
    					notFull.await();
    				}
    				enqueue(node);
    				c = count.getAndIncrement();
    				if (c + 1 < capacity)
    					notFull.signal();
    			} finally {
    				putLock.unlock();
    			}
    			if (c == 0)
    				signalNotEmpty();
    		}

1.1putLock保证当前只会有一个线程在往队列中写值；  
1.2从while循环那里可以看出，put方法的特点是当向队列写入的时候，如果队列已满，会一直阻塞在那里，等待其他线程来唤醒。  
备注：notFull.signal()方法会随机唤醒一个等待中的线程，而非全部；notFull.await()被唤醒后，方法本身会尝试重新去获取锁。  
由于等待和唤醒的动作都在同一个方法内，所以即使队列中的元素被取出，阻塞的写入线程也不会马上执行，它需要等待其他的写入线程来唤醒（极端的情况，可能一直没有向队列写入的动作，那么那些以前阻塞的线程会一直阻塞在那里----即使现在队列是空的），这种设计会对队列的性能有所影响，使用时要根据自己的业务场景选择合适的队列和方法。  
2、enqueue方法  
。。。。。。