Java 经典面试题:聊一聊 JUC 下的 LinkedBlockingQueue

本文聊一下 JUC 下的 LinkedBlockingQueue 队列,先说说 LinkedBlockingQueue 队列的特点,然后再从源码的角度聊一聊 LinkedBlockingQueue 的主要实现~

LinkedBlockingQueue 有以下特点:

  • LinkedBlockingQueue 是阻塞队列,底层是单链表实现的~
  • 元素从队列尾进队,从队列头出队,符合FIFO~
  • 可以使用 Collection 和 Iterator 两个接口的所有操作,因为实现了两者的接口~
  • LinkedBlockingQueue 队列读写操作都加了锁,但是读写用的是两把不同的锁,所以可以同时读写操作~

LinkedBlockingQueue 队列继承了 AbstractQueue 类,实现了 BlockingQueue 接口,LinkedBlockingQueue 主要有以下接口:

//将指定的元素插入到此队列的尾部(如果立即可行且不会超过该队列的容量)
//在成功时返回 true,如果此队列已满,则抛IllegalStateException。 
boolean add(E e); 

//将指定的元素插入到此队列的尾部(如果立即可行且不会超过该队列的容量) 
// 将指定的元素插入此队列的尾部,如果该队列已满, 
//则在到达指定的等待时间之前等待可用的空间,该方法可中断 
boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException; 

//将指定的元素插入此队列的尾部,如果该队列已满,则一直等到(阻塞)。 
void put(E e) throws InterruptedException; 

//获取并移除此队列的头部,如果没有元素则等待(阻塞), 
//直到有元素将唤醒等待线程执行该操作 
E take() throws InterruptedException; 

//获取并移除此队列的头,如果此队列为空,则返回 null。 
E poll();
//获取并移除此队列的头部,在指定的等待时间前一直等到获取元素, //超过时间方法将结束
E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException; 

//从此队列中移除指定元素的单个实例(如果存在)。 
boolean remove(Object o); 

//获取但不移除此队列的头元素,没有则跑异常NoSuchElementException 
E element(); 

//获取但不移除此队列的头;如果此队列为空,则返回 null。 
E peek(); 

LinkedBlockingQueue 队列的读写方法非常的多,但是常用的是 put()take()方法,因为它们两是阻塞的,所以我们就从源码的角度来聊一聊 LinkedBlockingQueue 队列中这两个方法的实现。

先来看看 put()方法,源码如下:

public void put(E e) throws InterruptedException {
    if (e == null) throw new NullPointerException();
    // 预先设置 c 的值为 -1,表示失败
    int c = -1;
    Node<E> node = new Node<E>(e);
    // 获取写锁
    final ReentrantLock putLock = this.putLock;
    // 获取当前队列的大小
    final AtomicInteger count = this.count;
    // 设置可中断锁
    putLock.lockInterruptibly();
    try {
        // 队列满了
        // 当前线程阻塞,等待其他线程的唤醒(其他线程 take 成功后就会唤醒此处线程)
        while (count.get() == capacity) {
            // 无限期等待
            notFull.await();
        }
        // 新增到队列尾部
        enqueue(node);
        // 获取当前的队列数
        c = count.getAndIncrement();
        // 如果队列未满,尝试唤醒一个put的等待线程
        if (c + 1 < capacity)
            notFull.signal();
    } finally {
        // 释放锁
        putLock.unlock();
    }
    if (c == 0)
        signalNotEmpty();
}

put()方法的源码并不难,非常容易就看懂,put()方法的过程大概如下:

  • 1、先加锁,保证容器的并发安全~
  • 2、队列新增数据,将数据追加到队列尾部~
  • 3、新增时,如果队列满了,当前线程是会被阻塞的,等待被唤醒~
  • 4、新增数据成功后,在适当时机,会唤起 put 的等待线程(队列不满时),或者 take 的等待线程(队列不为空时),这样保证队列一旦满足 put 或者 take 条件时,立马就能唤起阻塞线程,继续运行,保证了唤起的时机不被浪费offer 就有两两种,一种是直接返回 false,另一种是超过一定时间后返回 false~
  • 5、释放锁~

其他的新增方法,例如 offer,可以查看源码,跟put() 方法大同小异,相差不大~

再来看看 take()方法,源码如下:

public E take() throws InterruptedException {
    E x;
    // 默认负数
    int c = -1;
    // 当前链表的个数
    final AtomicInteger count = this.count;
    //获取读锁
    final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
    takeLock.lockInterruptibly();
    try {
        // 当队列为空时,阻塞,等待其他线程唤醒 
        while (count.get() == 0) {
            notEmpty.await();
        }
        // 从队列的头部拿出一个元素
        x = dequeue();
        //减一操作,C比真实的队列数据大一
        c = count.getAndDecrement();
        // c 大于 0 ,表示队列有值,可以唤醒之前被阻塞的读线程
        if (c > 1)
            notEmpty.signal();
    } finally {
        // 释放锁
        takeLock.unlock();
    }
    // 队列未满,可以唤醒 put 等待线程~
    if (c == capacity)
        signalNotFull();
    return x;
}

take()方法跟 put() 方法类似,是一个相反的操作,我就不做过多的说明了~

以上就是 LinkedBlockingQueue 队列的简单源码解析,希望对你的面试或者工作有所帮助,感谢你的阅读~

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