引言

上篇文章我們講解了ArrayBlockingQueue源碼，這篇文章開始講解LinkedBlockingQueue源碼。從名字上就能看到ArrayBlockingQueue是基于數(shù)組實現(xiàn)的，而LinkedBlockingQueue是基于鏈表實現(xiàn)。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

那么，LinkedBlockingQueue底層源碼實現(xiàn)是什么樣的？跟ArrayBlockingQueue有何不同？R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

LinkedBlockingQueue的應(yīng)用場景跟ArrayBlockingQueue有什么不一樣？R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

看完這篇文章，可以輕松解答這些問題。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

由于LinkedBlockingQueue實現(xiàn)了BlockingQueue接口，而BlockingQueue接口中定義了幾組放數(shù)據(jù)和取數(shù)據(jù)的方法，來滿足不同的場景。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

這四組方法的區(qū)別是：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1. 當隊列滿的時候，再次添加數(shù)據(jù)，add()會拋出異常，offer()會返回false，put()會一直阻塞，offer(e, time, unit)會阻塞指定時間，然后返回false。
2. 當隊列為空的時候，再次取數(shù)據(jù)，remove()會拋出異常，poll()會返回null，take()會一直阻塞，poll(time, unit)會阻塞指定時間，然后返回null。

LinkedBlockingQueue也會有針對這幾組放數(shù)據(jù)和取數(shù)據(jù)方法的具體實現(xiàn)。 Java線程池中的固定大小線程池就是基于LinkedBlockingQueue實現(xiàn)的：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

# 創(chuàng)建固定大小的線程池ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

對應(yīng)的源碼實現(xiàn)：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

# 底層使用LinkedBlockingQueue隊列存儲任務(wù)public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());}

類結(jié)構(gòu)

先看一下LinkedBlockingQueue類里面有哪些屬性：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

public class LinkedBlockingQueue<E>        extends AbstractQueue<E>        implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable {    /**     * 容量大小     */    private final int capacity;    /**     * 元素個數(shù)     */    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();    /**     * 頭節(jié)點     */    transient Node<E> head;    /**     * 尾節(jié)點     */    private transient Node<E> last;    /**     * 取數(shù)據(jù)的鎖     */    private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();    /**     * 取數(shù)據(jù)的條件（隊列非空）     */    private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();    /**     * 放數(shù)據(jù)的鎖     */    private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();    /**     * 放數(shù)據(jù)的條件（隊列非滿）     */    private final Condition notFull = putLock.newCondition();    /**     * 鏈表節(jié)點類     */    static class Node<E> {                /**         * 節(jié)點元素         */        E item;                /**         * 后繼節(jié)點         */        Node<E> next;        Node(E x) {            item = x;        }    }}

圖片R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

可以看出LinkedBlockingQueue底層是基于鏈表實現(xiàn)的，定義了頭節(jié)點head和尾節(jié)點last，由鏈表節(jié)點類Node可以看出是個單鏈表。 發(fā)現(xiàn)個問題，ArrayBlockingQueue中只使用了一把鎖，入隊出隊操作共用這把鎖。而LinkedBlockingQueue則使用了兩把鎖，分別是出隊鎖takeLock和入隊鎖putLock，為什么要這么設(shè)計呢？R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

LinkedBlockingQueue把兩把鎖分開，性能更好，為什么ArrayBlockingQueue不這樣設(shè)計呢？R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

原因是ArrayBlockingQueue是基于數(shù)組實現(xiàn)的，所有數(shù)據(jù)都存儲在同一個數(shù)組對象里面，對同一個對象沒辦法使用兩把鎖，會有數(shù)據(jù)可見性的問題。而LinkedBlockingQueue底層是基于鏈表實現(xiàn)的，從頭節(jié)點刪除，尾節(jié)點插入，頭尾節(jié)點分別是兩個對象，可以分別使用兩把鎖，提升操作性能。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

另外也定義了兩個條件notEmpty和notFull，當條件滿足的時候才允許放數(shù)據(jù)或者取數(shù)據(jù)，下面會詳細講。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

初始化

LinkedBlockingQueue常用的初始化方法有兩個：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1. 無參構(gòu)造方法
2. 指定容量大小的有參構(gòu)造方法

/** * 無參構(gòu)造方法 */BlockingQueue<Integer> blockingQueue1 = new LinkedBlockingQueue<>();/** * 指定容量大小的構(gòu)造方法 */BlockingQueue<Integer> blockingQueue2 = new LinkedBlockingQueue<>(10);

再看一下對應(yīng)的源碼實現(xiàn)：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * 無參構(gòu)造方法 */public LinkedBlockingQueue() {    this(Integer.MAX_VALUE);}/** * 指定容量大小的構(gòu)造方法 */public LinkedBlockingQueue(int capacity) {    if (capacity <= 0) {        throw new IllegalArgumentException();    }    // 設(shè)置容量大小，初始化頭尾結(jié)點    this.capacity = capacity;    last = head = new Node<E>(null);}

可以看出LinkedBlockingQueue的無參構(gòu)造方法使用的鏈表容量是Integer的最大值，存儲大量數(shù)據(jù)的時候，會有內(nèi)存溢出的風險，建議使用有參構(gòu)造方法，指定容量大小。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

有參構(gòu)造方法還會初始化頭尾節(jié)點，節(jié)點值為null。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

LinkedBlockingQueue初始化的時候，不支持指定是否使用公平鎖，只能使用非公平鎖，而ArrayBlockingQueue是支持指定的。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

放數(shù)據(jù)源碼

放數(shù)據(jù)的方法有四個：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

offer方法源碼

先看一下offer()方法源碼，其他放數(shù)據(jù)方法邏輯也是大同小異，都是在鏈表尾部插入。 offer()方法在隊列滿的時候，會直接返回false，表示插入失敗。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * offer方法入口 * * @param e 元素 * @return 是否插入成功 */public boolean offer(E e) {    // 1. 判空，傳參不允許為null    if (e == null) {        throw new NullPointerException();    }    // 2. 如果隊列已滿，則直接返回false，表示插入失敗    final AtomicInteger count = this.count;    if (count.get() == capacity) {        return false;    }    int c = -1;    Node<E> node = new Node<E>(e);    // 3. 獲取put鎖，并加鎖    final ReentrantLock putLock = this.putLock;    putLock.lock();    try {        // 4. 加鎖后，再次判斷隊列是否已滿，如果未滿，則入隊        if (count.get() < capacity) {            enqueue(node);            // 5. 隊列個數(shù)加一            c = count.getAndIncrement();            // 6. 如果隊列未滿，則喚醒因為隊列已滿而等待放數(shù)據(jù)的線程（用來補償，不加也行）            if (c + 1 < capacity) {                notFull.signal();            }        }    } finally {        // 7. 釋放鎖        putLock.unlock();    }    // 8. c等于0，表示插入前，隊列為空，是第一次插入，需要喚醒因為隊列為空而等待取數(shù)據(jù)的線程    if (c == 0) {        signalNotEmpty();    }    // 9. 返回是否插入成功    return c >= 0;}/** * 入隊 * * @param node 節(jié)點 */private void enqueue(LinkedBlockingQueue.Node<E> node) {    // 直接追加到鏈表末尾    last = last.next = node;}/** * 喚醒因為隊列為空而等待取數(shù)據(jù)的線程 */private void signalNotEmpty() {    final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;    takeLock.lock();    try {        notEmpty.signal();    } finally {        takeLock.unlock();    }}

offer()方法邏輯也很簡單，追加元素到鏈表末尾，如果是第一次添加元素，就喚醒因為隊列為空而等待取數(shù)據(jù)的線程。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

再看一下另外三個添加元素方法源碼：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

add方法源碼

add()方法在數(shù)組滿的時候，會拋出異常，底層基于offer()實現(xiàn)。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * add方法入口 * * @param e 元素 * @return 是否添加成功 */public boolean add(E e) {    if (offer(e)) {        return true;    } else {        throw new IllegalStateException("Queue full");    }}

put方法源碼

put()方法在數(shù)組滿的時候，會一直阻塞，直到有其他線程取走數(shù)據(jù)，空出位置，才能添加成功。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * put方法入口 * * @param e 元素 */public void put(E e) throws InterruptedException {    // 1. 判空，傳參不允許為null    if (e == null) {        throw new NullPointerException();    }    int c = -1;    Node<E> node = new Node<E>(e);    // 2. 加可中斷的鎖，防止一直阻塞    final ReentrantLock putLock = this.putLock;    putLock.lockInterruptibly();    final AtomicInteger count = this.count;    try {        // 3. 如果隊列已滿，就一直阻塞，直到被喚醒        while (count.get() == capacity) {            notFull.await();        }        // 4. 如果隊列未滿，則直接入隊        enqueue(node);        c = count.getAndIncrement();        // 5. 如果隊列未滿，則喚醒因為隊列已滿而等待放數(shù)據(jù)的線程（用來補償，不加也行）        if (c + 1 < capacity) {            notFull.signal();        }    } finally {        // 6. 釋放鎖        putLock.unlock();    }    // 7. c等于0，表示插入前，隊列為空，是第一次插入，需要喚醒因為隊列為空而等待取數(shù)據(jù)的線程    if (c == 0) {        signalNotEmpty();    }}

offer(e, time, unit)源碼

再看一下offer(e, time, unit)方法源碼，在數(shù)組滿的時候， offer(e, time, unit)方法會阻塞一段時間。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * offer方法入口 * * @param e       元素 * @param timeout 超時時間 * @param unit    時間單位 * @return 是否添加成功 */public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {    // 1. 判空，傳參不允許為null    if (e == null) {        throw new NullPointerException();    }    // 2. 把超時時間轉(zhuǎn)換為納秒    long nanos = unit.toNanos(timeout);    int c = -1;    final AtomicInteger count = this.count;    // 2. 加可中斷的鎖，防止一直阻塞    final ReentrantLock putLock = this.putLock;    putLock.lockInterruptibly();    try {        // 4. 循環(huán)判斷隊列是否已滿        while (count.get() == capacity) {            if (nanos <= 0) {                // 6. 如果隊列已滿，且超時時間已過，則返回false                return false;            }            // 5. 如果隊列已滿，則等待指定時間            nanos = notFull.awaitNanos(nanos);        }        // 7. 如果隊列未滿，則入隊        enqueue(new Node<E>(e));        // 8. 如果隊列未滿，則喚醒因為隊列已滿而等待放數(shù)據(jù)的線程（用來補償，不加也行）        c = count.getAndIncrement();        if (c + 1 < capacity) {            notFull.signal();        }    } finally {        // 9. 釋放鎖        putLock.unlock();    }    // 10. c等于0，表示插入前，隊列為空，是第一次插入，需要喚醒因為隊列為空而等待取數(shù)據(jù)的線程    if (c == 0) {        signalNotEmpty();    }    return true;}

彈出數(shù)據(jù)源碼

彈出數(shù)據(jù)（取出數(shù)據(jù)并刪除）的方法有四個：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

poll方法源碼

看一下poll()方法源碼，其他方取數(shù)據(jù)法邏輯大同小異，都是從鏈表頭部彈出元素。 poll()方法在彈出元素的時候，如果隊列為空，直接返回null，表示彈出失敗。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * poll方法入口 */public E poll() {    // 如果隊列為空，則返回null    final AtomicInteger count = this.count;    if (count.get() == 0) {        return null;    }    E x = null;    int c = -1;    // 2. 加鎖    final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;    takeLock.lock();    try {        // 3. 如果隊列不為空，則取出隊頭元素        if (count.get() > 0) {            x = dequeue();            // 4. 元素個數(shù)減一            c = count.getAndDecrement();            // 5. 如果隊列不為空，則喚醒因為隊列為空而等待取數(shù)據(jù)的線程            if (c > 1) {                notEmpty.signal();            }        }    } finally {        // 6. 釋放鎖        takeLock.unlock();    }    // 7. 如果取數(shù)據(jù)之前，隊列已滿，取數(shù)據(jù)之后隊列肯定不滿了，則喚醒因為隊列已滿而等待放數(shù)據(jù)的線程    if (c == capacity) {        signalNotFull();    }    return x;}/** * 取出隊頭元素 */private E dequeue() {    Node<E> h = head;    Node<E> first = h.next;    h.next = h;    head = first;    E x = first.item;    first.item = null;    return x;}/** * 喚醒因為隊列已滿而等待放數(shù)據(jù)的線程 */private void signalNotFull() {    final ReentrantLock putLock = this.putLock;    putLock.lock();    try {        notFull.signal();    } finally {        putLock.unlock();    }}

remove方法源碼

再看一下remove()方法源碼，如果隊列為空，remove()會拋出異常。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * remove方法入口 */public E remove() {    // 1. 直接調(diào)用poll方法    E x = poll();    // 2. 如果取到數(shù)據(jù)，直接返回，否則拋出異常    if (x != null) {        return x;    } else {        throw new NoSuchElementException();    }}

take方法源碼

再看一下take()方法源碼，如果隊列為空，take()方法就一直阻塞，直到被喚醒。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * take方法入口 */public E take() throws InterruptedException {    E x;    int c = -1;    final AtomicInteger count = this.count;    // 1. 加可中斷的鎖，防止一直阻塞    final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;    takeLock.lockInterruptibly();    try {        // 2. 如果隊列為空，就一直阻塞，直到被喚醒        while (count.get() == 0) {            notEmpty.await();        }        // 3. 如果隊列不為空，則取出隊頭元素        x = dequeue();        // 4. 隊列元素個數(shù)減一        c = count.getAndDecrement();        // 5. 如果隊列不為空，則喚醒因為隊列為空而等待取數(shù)據(jù)的線程        if (c > 1) {            notEmpty.signal();        }    } finally {        // 6. 釋放鎖        takeLock.unlock();    }    // 7. 如果取數(shù)據(jù)之前，隊列已滿，取數(shù)據(jù)之后隊列肯定不滿了，則喚醒因為隊列已滿而等待放數(shù)據(jù)的線程    if (c == capacity) {        signalNotFull();    }    return x;}

poll(time, unit)源碼

再看一下poll(time, unit)方法源碼，在隊列滿的時候， poll(time, unit)方法會阻塞指定時間，然后然后null。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * poll方法入口 * * @param timeout 超時時間 * @param unit    時間單位 * @return 元素 */public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {    E x = null;    int c = -1;    // 1. 把超時時間轉(zhuǎn)換成納秒    long nanos = unit.toNanos(timeout);    final AtomicInteger count = this.count;    // 2. 加可中斷的鎖，防止一直阻塞    final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;    takeLock.lockInterruptibly();    try {        // 3. 循環(huán)判斷隊列是否為空        while (count.get() == 0) {            if (nanos <= 0) {                // 5. 如果隊列為空，且超時時間已過，則返回null                return null;            }            // 4. 阻塞到到指定時間            nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);        }        // 6. 如果隊列不為空，則取出隊頭元素        x = dequeue();        // 7. 隊列元素個數(shù)減一        c = count.getAndDecrement();        // 8. 如果隊列不為空，則喚醒因為隊列為空而等待取數(shù)據(jù)的線程        if (c > 1) {            notEmpty.signal();        }    } finally {        // 9. 釋放鎖        takeLock.unlock();    }    // 7. 如果取數(shù)據(jù)之前，隊列已滿，取數(shù)據(jù)之后隊列肯定不滿了，則喚醒因為隊列已滿而等待放數(shù)據(jù)的線程    if (c == capacity) {        signalNotFull();    }    return x;}

查看數(shù)據(jù)源碼

再看一下查看數(shù)據(jù)源碼，查看數(shù)據(jù)，并不刪除數(shù)據(jù)。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

peek方法源碼

先看一下peek()方法源碼，如果數(shù)組為空，直接返回null。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * peek方法入口 */public E peek() {    // 1. 如果隊列為空，則返回null    if (count.get() == 0) {        return null;    }    // 2. 加鎖    final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;    takeLock.lock();    try {        // 3. 取出隊頭元素        Node<E> first = head.next;        if (first == null) {            return null;        } else {            return first.item;        }    } finally {        // 4. 釋放鎖        takeLock.unlock();    }}

element方法源碼

再看一下element()方法源碼，如果隊列為空，則拋出異常。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/** * element方法入口 */public E element() {    // 1. 調(diào)用peek方法查詢數(shù)據(jù)    E x = peek();    // 2. 如果查到數(shù)據(jù)，直接返回    if (x != null) {        return x;    } else {        // 3. 如果沒找到，則拋出異常        throw new NoSuchElementException();    }}

總結(jié)

這篇文章講解了LinkedBlockingQueue阻塞隊列的核心源碼，了解到LinkedBlockingQueue隊列具有以下特點：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1. LinkedBlockingQueue實現(xiàn)了BlockingQueue接口，提供了四組放數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)的方法，來滿足不同的場景。
2. LinkedBlockingQueue底層基于鏈表實現(xiàn)，支持從頭部彈出數(shù)據(jù)，從尾部添加數(shù)據(jù)。
3. LinkedBlockingQueue初始化的時候，如果不指定隊列長度，默認長度是Integer最大值，有內(nèi)存溢出風險，建議初始化的時候指定隊列長度。
4. LinkedBlockingQueue的方法是線程安全的，分別使用了讀寫兩把鎖，比ArrayBlockingQueue性能更好。

那么ArrayBlockingQueue與LinkedBlockingQueue區(qū)別是什么？相同點：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1. 都是繼承自AbstractQueue抽象類，并實現(xiàn)了BlockingQueue接口，所以兩者擁有相同的讀寫方法，出現(xiàn)的地方可以相互替換。

不同點：R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1. 底層結(jié)構(gòu)不同，ArrayBlockingQueue底層基于數(shù)組實現(xiàn)，初始化的時候必須指定數(shù)組長度，無法擴容。LinkedBlockingQueue底層基于鏈表實現(xiàn)，鏈表最大長度是Integer最大值。
2. 占用內(nèi)存大小不同，ArrayBlockingQueue一旦初始化，數(shù)組長度就確定了，不會隨著元素增加而改變。LinkedBlockingQueue會隨著元素越多，鏈表越長，占用內(nèi)存越大。
3. 性能不同，ArrayBlockingQueue的入隊和出隊共用一把鎖，并發(fā)較低。LinkedBlockingQueue入隊和出隊使用兩把獨立的鎖，并發(fā)情況下性能更高。
4. 公平鎖選項，ArrayBlockingQueue初始化的時候，可以指定使用公平鎖或者非公平鎖，公平鎖模式下，可以按照線程等待的順序來操作隊列。LinkedBlockingQueue只支持非公平鎖。
5. 適用場景不同，ArrayBlockingQueue適用于明確限制隊列大小的場景，防止生產(chǎn)速度大于消費速度的時候，造成內(nèi)存溢出、資源耗盡。LinkedBlockingQueue適用于業(yè)務(wù)高峰期可以自動擴展消費速度的場景。

今天一起分析了LinkedBlockingQueue隊列的源碼，可以看到LinkedBlockingQueue的源碼非常簡單，沒有什么神秘復雜的東西，下篇文章再一起接著分析其他的阻塞隊列源碼。R8z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

本文鏈接：http://www.www897cc.com/showinfo-26-70476-0.html深入理解Java線程池，剖析LinkedBlockingQueue源碼實現(xiàn)

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