阻塞队列LinkedBlockingQueue源码学习

淡淡的烟草味﹌ 2022-12-12 15:27 133阅读 0赞

前上一篇博客学习了ArrayBlockingQueue，今天学习LinkedBlockingQueue源码并与之对比。

# LinkedBlockingQueue总结 #

同样先直接总结LinkedBlockingQueue相关的特性，再根据源码来进行说明，它的主要特性如下：

1.  底层用链表实现数据存储；
2.  是一个FIFO无界阻塞队列。队列的最大容量默认是Intenger的最大值Integer.MAX\_VALUE，也可以设置自定义容量；

# 重要属性介绍 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
LinkedBlockingQueue有一个内部类 `Node` ，用来组成它存储数据的链表，Node的 `item` 用来存储数据， `next` 表示下一个节点，尾节点的next是null。  
`capacity` 表示队列最大容量，只能在初始化的时候设置，默认是Integer.MAX\_VALUE；  
`count` 表示当前存储元素的数量，它是AtomicInteger类型；  
`head` 链表的头节点，它的item不存放数据；  
`tail` 链表的尾节点，它的next为null，也就是没有下一个节点；  
`takeLock` 与 `notEmpty` 控制 take 方法的阻塞；  
`putLock` 与 `notFull` 控制 put 方法的阻塞；

从上面属性可以猜出来LinkedBlockingQueue是**用两个锁来分别控制入队和出队的操作，这是因为LinkedBlockingQueue基于链表，出队和入队操作分别在队头和队尾，理论上说并不冲突。若是像ArrayBlockingQueue一样使用独占锁，则 take 和 put 就不能真正并发。  
也正是因为 take 和 put 锁分离了，所以count有可能同时存在多个线程修改，有线程安全问题所以用 AtomicInteger 。**

# 最关键的两个私有方法enqueue和dequeue #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
LinkedBlockingQueue的 `enqueue` 和 `dequeue` 方法比ArrayBlockingQueue的更加简单；  
`enqueue`方法就是把新的节点放到last的next，然后把新节点设置成尾节点。  
`dequeue`是先拿到头节点next节点作为first节点，然后头节点的next指向了自己，这里是我不太理解的地方，为什么不干脆将头节点的next设置为null。  
然后first节点就作为头节点，把item拿出来后设置为null，**所以头节点是不存储数据的，并且是由下一个节点升级来的。**  
dequeue的图示如下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

# 主要方法介绍 #

LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue一样都是继承至 AbstractQueue并实现 BlockingQueue接口，所以他们提供的方法都差不多，功能也类似，主要实现不同，上一篇已经详细讲了，这里就只看一下`take`和`put`方法的实现。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

# 与ArrayBlockingQueue对比 #

LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue是非常相似的类，通过对比能够更体现他们的优缺点，主要对比如下：

1.  从基础属性对比LinkedBlockingQueue底层实现是链表，ArrayBlockingQueue是数组。
2.  ArrayBlockingQueue初始化需要一个数组，而LinkedBlockingQueue是动态数量的Node对象；所以ArrayBlockingQueue需要预先分配内存，而LinkedBlockingQueue不用，如果预计需要缓存的数据很多的，那么ArrayBlockingQueue一开始就需要很大一块数据。
3.  ArrayBlockingQueue添加元素更快，因为它只是要要保存的对象的引用放到数组对应位置，而LinkedBlockingQueue需要创建一个Node对象；同时在获取后这个Node对象变成了垃圾，在读写很大的情况会多出很多垃圾，可能会影响程序的性能；
4.  **ArrayBlockingQueue用一个锁控制读写，LinkedBlockingQueue用两个锁分别控制读写**。因为ArrayBlockingQueue为了避免数据被覆盖，而LinkedBlockingQueue不用担心这种情况，可以同时支持读写，而ArrayBlockingQueue同一时刻支持一个操作，所以LinkedBlockingQueue吞吐量更高。
5.  ArrayBlockingQueue会占用固定的内存，所以不能支持太大的缓存，但是每次操作延迟更加低，而LinkedBlockingQueue不用暂用一个初始化的内存，但是每次操作消耗的内存更大，不过同时支持读写所以吞吐量更高。

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