JUC集合: ConcurrentLinkedQueue详解

最新推荐文章于 2025-09-02 22:58:18 发布

原创

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#java #多线程 #JUC #锁

ConcurerntLinkedQueue一个基于链接节点的无界线程安全队列。此队列按照 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。队列的头部是队列中时间最长的元素。队列的尾部是队列中时间最短的元素。新的元素插入到队列的尾部，队列获取操作从队列头部获得元素。当多个线程共享访问一个公共 collection 时，ConcurrentLinkedQueue是一个恰当的选择。此队列不允许使用null元素。@立刀旁

# 带着BAT大厂的面试问题去理解

# ConcurrentLinkedQueue数据结构

# ConcurrentLinkedQueue源码分析

# ConcurrentLinkedQueue示例

# 再深入理解

# HOPS(延迟更新的策略)的设计

# ConcurrentLinkedQueue适合的场景

# 参考文章

# 带着BAT大厂的面试问题去理解

提示

请带着这些问题继续后文，会很大程度上帮助你更好的理解相关知识点。@pdai

要想用线程安全的队列有哪些选择? Vector，Collections.synchronizedList(List<T> list), ConcurrentLinkedQueue等
ConcurrentLinkedQueue实现的数据结构?
ConcurrentLinkedQueue底层原理? 全程无锁(CAS)
ConcurrentLinkedQueue的核心方法有哪些? offer()，poll()，peek()，isEmpty()等队列常用方法
说说ConcurrentLinkedQueue的HOPS(延迟更新的策略)的设计?
ConcurrentLinkedQueue适合什么样的使用场景?

# ConcurrentLinkedQueue数据结构

通过源码分析可知，ConcurrentLinkedQueue的数据结构与LinkedBlockingQueue的数据结构相同，都是使用的链表结构。ConcurrentLinkedQueue的数据结构如下:

说明: ConcurrentLinkedQueue采用的链表结构，并且包含有一个头节点和一个尾结点。

# ConcurrentLinkedQueue源码分析

# 类的继承关系

public class ConcurrentLinkedQueue<E> extends AbstractQueue<E>
        implements Queue<E>, java.io.Serializable {}

说明: ConcurrentLinkedQueue继承了抽象类AbstractQueue，AbstractQueue定义了对队列的基本操作；同时实现了Queue接口，Queue定义了对队列的基本操作，同时，还实现了Serializable接口，表示可以被序列化。

# 类的内部类

private static class Node<E> {
    // 元素
    volatile E item;
    // next域
    volatile Node<E> next;

    /**
        * Constructs a new node.  Uses relaxed write because item can
        * only be seen after publication via casNext.
        */
    // 构造函数
    Node(E item) {
        // 设置item的值
        UNSAFE.putObject(this, itemOffset, item);
    }
    // 比较并替换item值
    boolean casItem(E cmp, E val) {
        return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, itemOffset, cmp, val);
    }
    
    void lazySetNext(Node<E> val) {
        // 设置next域的值，并不会保证修改对其他线程立即可见
        UNSAFE.putOrderedObject(this, nextOffset, val);
    }
    // 比较并替换next域的值
    boolean casNext(Node<E> cmp, Node<E> val) {
        return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, nextOffset, cmp, val);
    }

    // Unsafe mechanics
    // 反射机制
    private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    // item域的偏移量
    private static final long itemOffset;
    // next域的偏移量
    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);
        }
    }
}

说明: Node类表示链表结点，用于存放元素，包含item域和next域，item域表示元素，next域表示下一个结点，其利用反射机制和CAS机制来更新item域和next域，保证原子性。

# 类的属性

public class ConcurrentLinkedQueue<E> extends AbstractQueue<E>
        implements Queue<E>, java.io.Serializable {
    // 版本序列号        
    private static final long serialVersionUID = 196745693267521676L;
    // 反射机制
    private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    // head域的偏移量
    private static final long headOffset;
    // tail域的偏移量
    private static final long tailOffset;
    static {

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