JUC并发容器——ConcurrentLinkedQueue

最新推荐文章于 2025-08-31 21:51:21 发布

原创最新推荐文章于 2025-08-31 21:51:21 发布 · 152 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

JUC 专栏收录该内容

11 篇文章

订阅专栏

本文深入解析ConcurrentLinkedQueue的内部实现，包括其基于CAS算法的无界线程安全特性，以及先进先出的排序机制。详细阐述了入队和出队的方法，展示了如何通过循环和CAS操作确保线程安全。

线程安全的队列

阻塞队列：使用一个锁（进队和出队同一个锁）和两个锁（入队和出队用不同的锁）
非阻塞队列：ConcurrentLinkedQueue

ConcurrentLinkedQueue特性：

是一个基于链接节点的无界线程安全队列，
按先进先出的插入顺序进行排序，
采用“wait-free”算法（CAS算法）实现，
具体实现：添加元素时它会添加到队列尾部；获取元素时，它会返回队列头部的元素。

1.8 source code

https://blog.youkuaiyun.com/chenssy/article/details/74853120
1、入队方法

public boolean offer(E e) {
    //判断入队节点是否为空
    checkNotNull(e);
    //构造入队节点
    final Node<E> newNode = new Node<E>(e);
    //死循环，入队不成功继续入队
    //p初始为tail
    for (Node<E> t = tail, p = t;;) {
        //q为p的后继，若p为队尾，则q为空，若p不是队尾，则有其他线程更改了队列
        Node<E> q = p.next;
        if (q == null) {
            //p是队尾  将入队节点变成队尾的后继
            if (p.casNext(null, newNode)) {
                //判断tail节点是否为尾节点
                if (p != t)
                    //如果不是，将入队节点修改为队尾
                    casTail(t, newNode);
                return true;
            }
            // Lost CAS race to another thread; re-read next
        }
        //说明这个节点已经被移除了
        else if (p == q)
            //如果队尾未发生改变，t还是队尾，则将p指向t，继续插入新节点
            //如果队尾发生改变，则将p指向队头重新开始插入新节点
            p = (t != (t = tail)) ? t : head;
        else
            //说明p有后继，p的后继才是队尾，则需要将p指向队尾
            p = (p != t && t != (t = tail)) ? t : q;
    }
}

入队方法个人感觉还是挺复杂的。大致步骤如下

1、构造新节点

2、开始循环，p表示队尾，默认p初始为tail，

3、如果p后继为空，说明p就是tail，则插入新节点返回

4、如果p节点被删除，则需要重新赋值p，如果tail未变，则将p赋值为t，如果tail改变，则将p赋值为队头，继续插入

5、如果p有后继，说明p不是tail，则需要将p指向tail。

2出队方法

public E poll() {
    restartFromHead:
    //死循环
    for (;;) {
        for (Node<E> h = head, p = h, q;;) {
            //取出队头的值
            E item = p.item;
            //如果队头值不为空则将队头的值更新为空
            if (item != null && p.casItem(item, null)) {
                //判断p是否等于head，如果不等于则重新指向队头
                if (p != h)
                    updateHead(h, ((q = p.next) != null) ? q : p);
                return item;
            }
            //队列为空
            else if ((q = p.next) == null) {
                updateHead(h, p);
                return null;
            }
            //有其他线程将队头的值出队了，则重新开始出队
            else if (p == q)
                continue restartFromHead;
            else
                p = q;
        }
    }
}

出队的大致步骤如下:

1、h等于head，p初始化为head

2、取出队头的值

3、如果队头的值不为空，则将队头的值置空，然后判断head是否变化，如果变化重新寻找head，返回队头的值

4、如果队列为空，则需要重新寻找队头，返回null

5、如果有其他线程将队头的值出队了，那么重新从最新head开始出队