Java多线程系列--“JUC集合”10之 ConcurrentLinkedQueue(一)

2014-11-24 02:55:18 · 作者: · 浏览: 0
ConcurrentLinkedQueue介绍
ConcurrentLinkedQueue是线程安全的队列,它适用于“高并发”的场景。
它是一个基于链接节点的无界线程安全队列,按照 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。队列元素中不可以放置null元素(内部实现的特殊节点除外)。
ConcurrentLinkedQueue原理和数据结构
ConcurrentLinkedQueue的数据结构,如下图所示:
说明:
1. ConcurrentLinkedQueue继承于AbstractQueue。
2. ConcurrentLinkedQueue内部是通过链表来实现的。它同时包含链表的头节点head和尾节点tail。ConcurrentLinkedQueue按照 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。元素都是从尾部插入到链表,从头部开始返回。
3. ConcurrentLinkedQueue的链表Node中的next的类型是volatile,而且链表数据item的类型也是volatile。关于volatile,我们知道它的语义包含:“即对一个volatile变量的读,总是能看到(任意线程)对这个volatile变量最后的写入”。ConcurrentLinkedQueue就是通过volatile来实现多线程对竞争资源的互斥访问的。
ConcurrentLinkedQueue函数列表
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// 创建一个最初为空的 ConcurrentLinkedQueue。
ConcurrentLinkedQueue()
// 创建一个最初包含给定 collection 元素的 ConcurrentLinkedQueue,按照此 collection 迭代器的遍历顺序来添加元素。
ConcurrentLinkedQueue(Collection< extends E> c)
// 将指定元素插入此队列的尾部。
boolean add(E e)
// 如果此队列包含指定元素,则返回 true。
boolean contains(Object o)
// 如果此队列不包含任何元素,则返回 true。
boolean isEmpty()
// 返回在此队列元素上以恰当顺序进行迭代的迭代器。
Iterator iterator()
// 将指定元素插入此队列的尾部。
boolean offer(E e)
// 获取但不移除此队列的头;如果此队列为空,则返回 null。
E peek()
// 获取并移除此队列的头,如果此队列为空,则返回 null。
E poll()
// 从队列中移除指定元素的单个实例(如果存在)。
boolean remove(Object o)
// 返回此队列中的元素数量。
int size()
// 返回以恰当顺序包含此队列所有元素的数组。
Object[] toArray()
// 返回以恰当顺序包含此队列所有元素的数组;返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。
T[] toArray(T[] a)
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ConcurrentLinkedQueue 源码分析(JDK1.7.0_40版本)
ConcurrentLinkedQueue的完整源码如下:
View Code
下面从ConcurrentLinkedQueue的创建,添加,删除这几个方面对它进行分析。
1 创建
下面以ConcurrentLinkedQueue()来进行说明。
public ConcurrentLinkedQueue() {
head = tail = new Node(null);
}
说明:在构造函数中,新建了一个“内容为null的节点”,并设置表头head和表尾tail的值为新节点。
head和tail的定义如下:
private transient volatile Node head;
private transient volatile Node tail;
head和tail都是volatile类型,他们具有volatile赋予的含义:“即对一个volatile变量的读,总是能看到(任意线程)对这个volatile变量最后的写入”。
Node的声明如下:
复制代码
private static class Node {
volatile E item;
volatile Node next;
Node(E item) {
UNSAFE.putObject(this, itemOffset, item);
}
boolean casItem(E cmp, E val) {
return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, itemOffset, cmp, val);
}
void lazySetNext(Node val) {
UNSAFE.putOrderedObject(this, nextOffset, val);
}
boolean casNext(Node cmp, Node val) {
return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, nextOffset, cmp, val);
}
// Unsafe mechanics
private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
private static final long itemOffset;
private static final long nextOffset;
static {
try {
UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
Class k = Node.class;
itemOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(k.getDeclaredField("item"));
nextOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(k.getDeclaredField("next"));
} catch (Exception e) {
throw new Error(e);
}
}
}
复制代码
说明:
Node是个单向链表节点,next用于指向下一个Node,item用于存储数据。Node中操作节点数据的API,都是通过Unsafe机制的CAS函数实现的;例如casNext()是通过CAS函数“比较并设置节点的下一个节点”。
2. 添加
下面以add(E e)为例对Concurr