Java之集合(十七)ConcurrentLinkedQueue

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1.前言

　　ConcurrentLinkedQueue是一个无界的线程安全队列，遵循FIFO先进先出的原则。头元素就是队列中存在最长时间的一个元素，即插入元素都是尾插入。检索是从头元素开始，不允许存在空元素。迭代器是弱一致性的，不会抛出并发异常。注意：size方法不是一个线性时间操作，这是由于队列的特点，需要遍历统计，如果遍历过程中有修改，就可能得到错误的结果（如果不是需要具体值，一般使用isEmpty来判断，比size>0快）。此外，bulk操作，即addAll,removeAll,retainAll,containsAll和equals，toArray这些方法不保证原子性。

2.ConcurrentLinkedQueue

2.1 数据结构

　　数据结构非常简单，就只有一个head和一个tail的Node类型头尾节点，所以其size方法是遍历出来的，由于没有加锁，所以该size实际上可能不正确。

　　Node节点也十分的简单，只有一个值和下一个节点的引用。不过其替换都是通过CAS操作完成的。

　　头尾结点初始化为一个值为null的结点。

2.2 基本操作

　　添加一个元素：

　　第一时间就将tail节点赋值给t，t就是当前时刻的一个快照。先从单线程开始理解，先插入一个元素1，这个时候q==null，设置p的next为元素1，注意此时tail节点并没有被改变。再插入一个元素2，由于tail没有改变，所以p不为null，p = q = 元素1进入下一个循环，元素1的后面节点为null，所以元素2被设置为元素1的next，此时p!=t，重置元素尾。由这个过程可以看出，tail并不是第一时间进行改变，而是要隔一个以上进行变化。多线程下就存在插队的情况了，被插队了还需要判断是否被插入了多个队，尾结点被改变了就被插入两个并改变了，就需要以最新的尾结点进行循环尝试插入，否则就选择后面一个节点。p==q的情况发生在poll操作的时候：假设队列中只有二个节点，但是在重新定义tail节点的时候被其它线程抢占了，此时head和tail都没有改变。A线程再插入一个元素，此时t=tail,p=tail,在q赋值的时候暂停了，这里要明白head与tail是相等的，是为null的结点。B线程执行poll操作，poll第一次头结点元素是null,不是我们需要的，再次循环，找到元素1。元素1更新头结点的时候，队列的head变成了元素2，但是head的next（null节点）变成了head自己。这个时候回到A线程，tail=head的，q=tail.next=tail=p，就是这样产生的p等于q。如果还没明白参考文章：这里。

　　取出一个元素：

　　这里在上面也描述了一些。poll设置头结点也是要跳过一个才会设置头结点。理解了这个，这段代码也就没什么了，也就是通过CAS进行保证线程安全。这里p==q的情况就更简单了，就是offer的情况，不过是同时有两个线程poll而已，B线程成功了，C线程失败了就会产生p==q的情况。

　　其它的方法就不再进行描述了。该集合使用的时候还是需要注意的，使用不当效率反而会下降。再给一篇参考文章：这里。